Kuantum Kuramı

Kuantum kuramının temel fikirlerini önce1900 yılında Max Planck ortaya attı; ama sonraki açıklama ve matematik formülasyonlarda Einstein, Bohr, Schrödinger, Louis de Broglie, Heisenberg,Born ve Dirac'ın da aralarında bulundugu çok sayıda bilim adamı rol oynadı Kuantum kuramının kesfinin öyküsü, 1900 yılında ilk adım olarak Max Planck (1858-1947) 'ın siyah cisim ısıma yasasını bulmasıyla basladı Cisimler, bazen termik ısıma da denen bir ısıma yayar Bu ısımanın özellikleri, cismin sıcaklıgına baglıdır Düsük sıcaklıklarda termik ısımanın dalga boyları, esas olarak kızılötesi bölgededir ve bu nedenle gözle görülmez Cismin sıcaklıgı yükseltilince, kızarmaya baslar Sıcaklık daha da yükseltilirse, bir ampulün içindeki tungsten telin parlaması gibi, cisim beyazlasır,akkor haline gelir Termik ısımanın ayrıntılı bir incelemesi, tayfın(spektrumun),kızıl ötesi, görünür bölge ve morötesi dalga boylarının sürekli bir dagılımından olustugunu gösterir Kırmızı ısıgın fotonlarının frekansı, mor ısıgınkilerin yaklasık yarısı kadardır 19 yy sonlarına doğru, termik ısımayı açıklamakta sorunlar görüldü Temel sorun da bir siyah cisimden yayınlanan ısı(termik) ısımanın dalga boylarının gözlenen dagılımının açıklanmasıydı anım olarak siyah cisim, üzerine düs¸en tüm ısımayı(radyasyonu) soguran ideal bir sistemdir Bu da örneğin oyuk bir cismin içi ya da kovugudur Işıma,bu kovugun duvarlarından yayılır Klasik fizige göre,kovugun duvarlarındaki atomlar,tüm dalga boylarında elektromanyetik dalgalar yayan bir titresimler toplulug?u olarak düsünülür Belli bir sıcaklıkta dalga boyu ile ışık siddeti iliskisi büyük dalga boylarında kuramsal ve deneysel öngörülere uydugu halde, dalga boyu kısaldıkça, ısık siddetinin sonsuza dogru gitmesi gibi bir sonuçla karsılasılıyordu Hesaplar, çok uzak morötesinde asırı derecede ışınım salınımı olması gerektigini gösteriyordu Bu çeliskiye mor ötesi felaket adı verilmisti Kuskusuz olup biten bu degildi, su oluyordu: Işınım siddeti belirli tipik bir dalga boyunda daha büyük ve daha küçük degerlerde sıfıra dogru yaklasıyordu


Bir de klasik kurama göre tüm dalga boyları olanaklı oldugu için sonsuz bir toplam enerji yogunlug?u öngörülüyordu Elbette, elektromanyetik alanda sonsuz bir enerji,fiziksel olarak olanaklı degildir Fizikçiler,önceleri Planck?ın kuantum fikrini- doganın kesintili bir özelligi oldugu fikrini- klasik Newton fizigi içine yerlestirme çabası güttüler Max Planck,siyah cisim ışıması üzerine çalıs¸masında fizig?e atomik süreçlerde kesintililik miktarının bir ölçüsü olan h olarak simgelenen yeni bir sabit getirdi 1900'de, Planck çalıs¸masını yaptıgında fizikçiler atomların toplam enerji olarak bir deg?ere sahip olabilecegini düsünüyorlardı-enerji sürekli olarak degis¸kendi Fakat Planckın kuantum önermesi, enerji degisiminin kuantlasmıs¸ oldugu (niceligi oldugu ) anlamına geliyordu Bir kuantum enerjisinin getirilisi klasik fizikte hiçbir temele sahip degildiyse de, henüz, yeni kuramın klasik kavramlardan köklü bir kopmayı gerektirdigi açık degildi Belirttigim gibi kuramsal fizikçiler,bu kavramı klasik fizikle uzlastırmaya çalısıyorlardı


Max Planck, o zaman "morötesi felaket" denen bir zorluga çözüm yolu olarak bir öneri getirdi Planck, enerjinin es¸ dagılım yasasında öngörülen tek bir titresim modunun alabilecegi enerji miktarının belli bir degerden az olamayacagını kabul ederek çeliskinin önlenebilecegini önerdi Işınımın belli büyüklükteki paketler halinde yayıldıgını ileri sürdü Planck, siyah cisim ışınımı için,tüm dalga boylarında deneyle tam bir uyusma halinde olan bir formül buldu Enerji dagılım egrilerinin, sıcak cisimlerin deney emisyon egrisine uydurulabilmesi için bu en küçük ışınım enerjisinin kabul edilmesi gerektigini kanıtladı


Burada E, bir fotonun enerjisini; f, ısıgın frekansını; h ise Doga'nın yeni ve temel bir sabitini gösteriyor Kuantum sabiti de denen Planck sabiti'nin sayısal degeri çok küçüktür( 6626x10-34) 60 Watt' lık bir elektrik ampulü, saniyede on üzeri yirmi iki (1022) adet ısık fotonu yayar Buna göre ışınım yayan,titresen moleküller kesikli birimlere sahip olabilir Planck'ın kuramındaki ana unsur, kuantlas¸mıs¸ enerji düzeyleri gibi köklü bir varsayımdır Moleküller,foton denen ısık enerjisinin kesikli birimleri cinsinden enerji yayar ya da sogurur Onlar bunu,bir kuantum düzeyinden digerine sıçrayarak yapar Ardışık iki kuantum düzeyi arasında enerji farkı bir fotonun enerjisine karşılıktır