Kuantum Teorisi Nedir?
19. yüzyılın sonunda, klasik fizik olarak bilinen buluşlar sayesinde çoğu problem çözüldü. Cevapsız kalan sadece birkaç soru vardı. O dönemin fizikçileri, fizik bilimiyle ilgili her şeyi bildiklerini düşünüyorlardı. Ancak, bu soruları cevaplamaya çalıştıkça, yeterli açıklamalar üretmediklerini, farklı türde cevaplar gerektiren daha fazla soru ürettiklerini fark ettiler. Fizikçiler zamanla yeni bir alanı keşfettiler. Bu da kuantum teorisi oldu!
Kuantum Teorisi Ne Demektir?
Klasik fizik, makroskopik düzeydeki gelişmeleri açıklamak için yeterliydi. Oysa, atom altı seviyede meydana gelen değişimlerin açıklanabilmesi adına, yeni kurallar ve fikirler dizisine ihtiyaç vardı. Burada kuantum teorisi devreye girdi. Kuantum, moleküler ve atomik seviyelerdeki değişimleri anlamak için gerekli olan bir fizik alanı olarak öne çıkar. Bir diğer ifadeyle kuantum teorisi, dünyaya yeni bir bakış açısıdır. Ayrıca kuantum, kendi dünyamızı daha iyi anlamamızı sağlayan ve fizik bilimini daha da geliştiren bir dönüm noktası niteliğindedir.
Kuantum ve Fotoelektrik Etki Arasındaki İlişki
Öncelikle fotoelektrik etkiden söz edelim. Fotoelektrik etkinin arkasındaki temel fikir, belirli koşullar altında bir nesneye ışık tutulduğunda, elektronların bu nesneden ayrılmasını içerir. Elektronların yayılması için, ışığın frekansının belirli bir eşik değerinin üzerinde olması gerekir. Fotoelektrik etkinin kuantum teorisi ile uyumlu olmasını sağlayan koşullar şu şekilde sıralanabilir:
- Elektronların yayılması için belirli bir minimum frekans gereklidir.
- Kinetik enerji, frekansla doğru orantılı olmalıdır.
- Yüzeyden yayılan elektronların sayısı yoğunluğa bağlı değildir.
Bilim adamları, elektronların yayılıp yayılmayacağını kontrol eden faktörün, yoğunluk değil frekans olduğunun farkına vardılar. Klasik dalga teorisine göre, elektron sayısı yeterince yoğun olduğu sürece, herhangi bir frekansta yayılma gerçekleşebilir. Klasik fizik biliminde bu geçerli olmadığından dolayı, bilim adamları kuantum teorisi koşullarına odaklandılar.
Bu etkiyi açıklamak için Albert Einstein, elektromanyetik radyasyonun parçacık benzeri niteliklere sahip olduğunu öne sürdü. Bu ışık parçacıklarının her birine foton adı verildi. Einstein, çalışmaları sonucunda her fotonun eşit bir enerjiye sahip olduğunu buldu. Bu enerjiye de kuantum ismi verildi. Kuantum enerji, metal yüzeyden ayrılmak için her elektronun ihtiyaç duyduğu enerjiyi ifade eder.