Elektronların Dalga Boyu Olabilir mi?




max planck, elektronların yapısı, albert einstein,


Yazının altında acelesi olanlar için özet bilgi mevcut, ama biz yine de hepsini okumanızı öneriyoruz :)

Varmak istediğimiz temel nokta elektronların dalga boyunun olup olmadığı; fakat önce, bu bilgiye varana kadar bilim tarihinde gerçekleşmiş deneyler serüveniyle başlayalım. Öncelikle sizlere “Işık nedir?” sorusunu yöneltmek istiyoruz. Şimdiye kadar edindiğimiz bilgilere göre “Işık, enerji aktarır ve enerji çeşididir. Ayrıca etrafımızdaki nesneleri görebilmemizi sağlayan yegâne araçtır.” dersiniz. Fakat bunların da ötesinde, ışık bir dalgadır. Dalga denilince de aklınıza direkt olarak denizdeki dalgalar gelmesin. O sadece görebileceğiniz mekanik dalgalardan biri ama doğada daha fazlası var. Kısaca; fizikte dalga, enerjinin titreşim hareketleriyle uzayda ve maddede aktarılmasıdır. 


siyah(kara) cisim ışıması deneyi












Bir yayı gerdiğinizde ona esneklik potansiyel enerjisi kazandırırsınız, fakat onu bıraktığınızda dalgalanmaya başlar ve bu dalgalanma, havadaki sürtünmenin onun enerjisini bitirdiği ana kadar devam eder. Mesela az önce siz, bir yay dalgası oluşturdunuz ve bu dalgalar da su dalgaları gibi ortama ihtiyaç duyan (mekanik) dalgalardan biridir. Dalgalar elektromanyetik, mekanik ve madde-olasılık dalgaları olmak üzere üç sınıfa ayrılır. Mekanik dalgalar yayılmak için maddesel ortama ihtiyaç duyarken diğerlerinin yayılması için maddesel ortama ihtiyaç yoktur. 

Işık da eskiden sadece bir elektromanyetik dalga olarak düşünülüyordu. Ta ki 1900’lerde, Max Planck’ın “Siyah Cisim Işımasını”nı incelediği güne kadar. Çünkü bu olayda ışık hiç dalga özelliği göstermiyordu ve bu yüzden ışık için kullanılan dalga modeli bunu açıklamaya yetmiyordu. Bilim dünyası uzun süre bu bilinmezliğe bir açıklık getirmeye çalıştı ve bu olay kısa sürede çok geniş bir çalkalanma yarattı. Siyah Cisim Işıması deneyinden sonra Planck, ışığın yayınladığı enerjinin sürekli olmadığı yani enerjinin kesikli ve tanecikler şeklinde paketlenmiş halde olduğunu ileri sürdü. 


kara cisim ışıması, elektronların dalga boyu,
Max Planck (1858 - 1947)


















Daha sonra Albert Einstein, “Fotoelektrik Etki” adı altında yaptığı incelemeler sonucu bu paketlenmiş parçacıklara “foton” adını verdi. Bu kadar olayın ardından bilim dünyası, ışığın hem dalga hem de tanecik özelliği göstermesinden dolayı bu karmaşık yapının hem dalga hem de tanecik modelinin kabulünde uzlaştılar. Max Planck’ın ve diğer bilim insanlarının 20. yüzyılın ilerleyen yıllarında yaptığı ciddi çalışmaların kuantum fiziğinin de temelini oluşturacağını söylemeden de geçmeyelim.


foton, elektronların dalga boyu var mı,
Albert Einstein (1879 - 1955)













Toparlarsak, ışığın sadece dalga olduğu fikri zamanla yıkılmış ve bu karmaşık yapının hem dalga hem tanecik özelliği gösterdiği konusunda uzlaşılmıştı. Daha sonra Louis de Broglie adında bir Fransız fizikçi, yayımladığı makalesinde maddelerinin de dalga özelliği taşıyabileceğini dolayısıyla bir elektronun da dalga boyuna sahip olabileceğini söyledi. Düşünsenize tüm maddelerin hatta bizim bile en küçük yapı taşlarımızı oluşturan elektronların dalga boyu var dolayısıyla bizlerin ve diğer maddelerin de... Başta bu fikir çok kabul görmeyip bir kenara atılsa da 1927’de Bell Laboratuvarı’nda bir deney yapıldı. Bu deney, ışığın dalga olduğunu kanıtlayan deneyle aynı felsefeye sahipti. Bilim insanları ışığı tıpkı su dalgalarına yaptıkları gibi deney düzeneğinden geçirdiler ve ışığın da tıpkı su dalgaları gibi davrandığını gördüler. Bu da ışığın dalga özelliğinin kanıtıydı. 

1927’deki deney de bu sefer ışığın değil elektronun, yani madde taneciğinin dalga özelliği gösterip göstermediğini ispatlamaya çalışıyordu. Fakat bunun için çok çok küçük bir düzenek gerekiyordu, sonuçta amaç elektronun dalga özelliğini test etmekti. Bunun için Clinton Davisson ve Lester Germer bir nikel kristaline elektron gönderdiler. Bu deneyde kristaldeki kırınım desenlerinin tıpkı Broglie’nin bahsettiği gibi olduğunu gördüler. Daha sonra, elektronların yaydığı bu dalgaların hangi sınıfa gireceğini düşünen bilim insanları, elektronun yaydığı dalgaları madde - olasılık dalgaları olarak adlandırdılar ve bunlara bir dalga fonksiyonu tanımladılar. Bu da kuantum fiziği için çok ciddi bir adımdı.

Özet

Işık hem dalga hem de tanecik özelliği gösteren ikili bir doğaya sahiptir. Bu, uzun zamanlar tartışma konusu olsa da zamanla kabullenildi. Daha sonra Louis de Broglie adında bir Fransız fizikçi, bir makalesinde elektronların da bir dalga boyuna sahip olduğundan bahsetti. Yani madde taneciklerinin de bir dalga boyu vardı. 1927’de çalışan Clinton Davisson ve Lester Germer bir nikel kristaline elektron gönderiler ve elektronun kırınıp tıpkı Broglie’nin öngördüğü gibi dalga desenleri oluşturduğunu gördüler.


Yorum Bırakmayı Unutma Lütfen :)

Yorumların bizim için değerli. Yazıyı okuduktan sonra yorum yaparak Bilim Ayısı'nın içerik kalitesine katkıda bulunabilirsin. Bu sayede biz de daha kaliteli içerikleri seninle daha hızlı paylaşabiliriz.

Sol üst köşedeki oka tıklayarak Anasayfa üzerindeki sosyal medya ikonlarından sosyal medyada bizi bulabilir ve ilgi çekici paylaşımlarımızı takip edebilirsin.

Bilim Ayısı başlığı altından e-posta ile abone olarak yayınladığımız yeni içeriklerden ücretsiz haberdar olabilirsin.



Aklına takılan ve senin için araştırıp yayınlamamızı istediğin ne varsa yoruma konusunu bırakabilir ya da anasayfadaki "İletişim" menüsünden bize ulaşabilirsin.

KAYNAK


Yorumlar

Sosyal Medyada Takip Et!