logo3.gif (702 bytes)

HOME


ක්‌වොන්ටාවේ කතාව 07
ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය ආලෝකය හා එක්‌ වී භෞතික විද්‍යාවට පහර දෙයි

ඔවුන් දන්නා විද්‍යාව අනුව නම් තරංගයක ශක්‌තිය එහි සංඛ්‍යාතය මත රදා පවතින්නේ නැති අතර, එය තීරණය වන්නේ විස්‌තාරය මත ය. එහෙත් ප්‍රකාශ විද්යුත් ආචරණය පෙන්වා දෙන්නේ එය එසේ නො වන බවයි.

ලියන්නේ - සමිත ප්‍රසන්න හේවගේ

පසුගිය සතියේ ලිපියේ දුටු පරිදි කැතෝඩ කිරණ විද්යුත් චුම්බක තරංග ද එසේ නොමැති නම් අංශු ප්‍රවාහයක්‌ ද යන්න විවාදාත්මක කරුණක්‌ විය. එංගලන්තයේ කේම්බ්‍රිඡ් සරසවියේ විද්‍යාගාරය වූ කැවෙන්ඩිෂ්හි ප්‍රධානියා බවට 1880 දී ජෝසප් ජෝන් තොම්සන් (Joseph John Thomson) පත් වන්නේ ඔය අතර ය. ඔහු ගේ විශ්වාසය වූයේ කැතෝඩ කිරණ යනු සියලු පදාර්ථයට පොදු වූ අංශු විශේෂයක්‌ යන්නයි. කැතෝඩ කිරණ විද්යුත් ක්‌ෂේත්‍ර හමුවේ නැමීමකට ලක්‌ නො වන බවට වන හර්ට්‌ස්‌ ගේ නිරීක්‌ෂණය තොම්සන් සැක කළේ ය. ඒ පරීක්‌ෂණය ඔහු නැවත සිදු කළේ හර්ට්‌ස්‌ මෙන් නො ව, කැතෝඩ නළය තුළ වාතය සම්පූර්ණයෙන් ම වාගේ ඉවත් කරමිනි. තොම්සන් නිවැරැදි විය. කැතෝඩ කිරණ විද්යුත් ක්‌ෂේත්‍රයේ ධන දිශාවට නැමී ගියේ ය. හර්ට්‌ස්‌ට වැරදුණේ නළය තුළ වූ වායුව අයනීකරණය වීම හේතුවෙන් විද්යුත් ක්‌ෂේත්‍රයේ බලපෑම කැතෝඩ කිරණවලට නො දැනුණ නිසා ය. ඉන් නො නැවතුණ තොම්සන් 1894 දී පෙන්වා දුන්නේ කැතෝඩ කිරණවල වේගය විද්යුත් චුම්බක තරංගවල වේගයට වඩා ඉතා අඩු බවයි. "කැතෝඩ කිරණ Rණ ආරෝපිත අංශු විශේෂයක්‌" තොම්සන් කීවේ ය.

ඊළඟට ඔහු කළේ වෙනස්‌ කළ හැකි විද්යුත් හා චුම්බක ක්‌ෂේත්‍ර දෙකක්‌ යොදාගෙන එමගින් කැතෝඩ කිරණ මත ඇති සම්ප්‍රයුක්‌ත බලය ශූන්‍ය වන පරිදි ඒ ක්‌ෂේත්‍ර දෙක වෙනස්‌ කිරීමයි. එනම් විද්යුත් ක්‌ෂේත්‍රයෙන් සිදු වන අපගමනය චුම්බක ක්‌ෂේත්‍රය මගින් අනෙක්‌ දිශාවට සිදු කොට සමස්‌ත අපගමනය ශූන්‍ය කිරීමයි. දැන් මේ චුම්බක හා විද්යුත් ක්‌ෂේත්‍රවල විශාලත්වයත් කැතෝඩ කිරණ අංශුවල තිබිය යුතු ගම්‍යතාවත් සලකා තොම්සන්ට කැතෝඩ අංශුවල ආරෝපණය හා ස්‌කන්ධය අතර අනුපාතය (e/m) ගණනය කිරීමට හැකි විය. ඊළඟට ඔහු කළේ මේ කිරණ නිකුත් වන කැතෝඩ සඳහා වෙන වෙනස්‌ ලෝහ යොදමින් මේ e/m අනුපාතය නිර්ණය කිරීමයි. සැම ලෝහයකට ම ඔහුට ලැබුණේ එක ම අනුපාතයකි. එහෙයින් මේ අංශු සියලු පදාර්ථයට පොදු විය යුතු බව තොම්සන් නිගමනය කළේ ය. යම් මූලද්‍රව්‍යයක කුඩා ම ඒකකය පරමාණුවයි. ඒ ඒ මූලද්‍රව්‍යවල පරමාණු එකිනෙක වෙනස්‌ ය. ඒ, මූලද්‍රව්‍යය එකිනෙක වෙනස්‌ නිසා ය. එහෙත් මේ කැතෝඩ කිරණ අංශුව සියලු පදාර්ථයට පොදු ය. එසේ නම් ඒවා පරමාණුව තුළ තිබිය යුතු ය. තොම්සන් නිගමනය කළේ ය.

1897 දී මේ සොයාගැනීම එළිදැක්‌විණි. 1899 දී මේ Rණ ආරෝපිත අංශුවේ ආරෝපණය ද තවත් පරීක්‌ෂණයක්‌ මගින් තොම්සන් ගණනය කළ අතර, e/m අනුපාතය දැන සිටි බැවින් අංශුවේ ස්‌කන්ධය වූ m ද ඔහු ගණනය කළේ ය. 1906 දී මේ සඳහා තොම්සන්ට නොබෙල් ත්‍යාගය ද, 1908 වසරේ නයිට්‌ පදවිය ද පිරිනැමිණි. ලවක (Corpuscles) අංශු නමින් තොම්සන් හැඳින්වූ මේ උප පරමාණුක අංශුව පසුව 'ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය' ලෙස ලොව ම හඳුනාගත්තේ ය.

දැන් අපි නැවතත් ප්‍රකාශ විද්යුත් ආචරණය දෙසට හැරෙමු. ඡේ. ඡේ. තොම්සන් ගේ නිගමනය සමඟ ලෙනාර්ඩ් දුටුවේ රික්‌තයක්‌ තුළ සාපේක්‌ෂ ව අඩු විභව අන්තරයක්‌ යටතේ වුවත් පාරජම්බුල කිරණ කැතෝඩයට වැටීමට සැලැස්‌වීමෙන් කැතෝඩ කිරණ හෙවත් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ධාරාවක්‌ ඇති වන බවයි. මෙසේ පාරජම්බුල කිරණ මගින් ශක්‌තිය ලබාගෙන කැතෝඩයෙන් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන නික්‌මී යන බව පැහැදිලි විය. ලෙනාර්ඩ් දිගට ම පරීක්‌ෂණයේ නිරත විය. 1902 දී ඔහු මේ ප්‍රකාශ විද්යුත් ආචරණය සම්බන්ධයෙන් නිරීක්‌ෂණ කිහිපයක්‌ ම කළේ ය.

කැතෝඩයට පාරජම්බුල කිරණ පමණක්‌ නො ව, සාමාන්‍ය ආලෝකය එල්ල කළ විටත් ඉන් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන පිට වී ධන ආරෝපිත ඇනෝඩය දෙසට ගමන් කරයි. මුලින් ම ලෙනාර්ඩ් දුටුවේ ආලෝකයේ තීව්‍රතාව හෙවත් දීප්තිමත්භාවය වැඩි කරන විට (උදාහරණයක්‌ ලෙස ආලෝක ප්‍රභවය කැතෝඩයට ඉතා ළං කිරීමෙන්) කැතෝඩයෙන් ගැලවී යන ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ප්‍රමාණය වැඩි වන බවයි. එනම් ඒකක වර්ගඵලයකට වැටෙන ආලෝක තරංග ප්‍රමාණය හෙවත් ශක්‌ති ප්‍රමාණය වැඩි කිරීමයි. තීව්‍රතාව දෙගුණයක්‌ කළ විට ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ප්‍රමාණය ද (ධාරාව) දෙගුණ වනවා ලෙනාර්ඩ් දුටුවේ ය. මීළඟට ලෙනාර්ඩ්ට මේ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවල ශක්‌තිය මැනීමට අවශ්‍ය විය. ඔහු කළේ ඇනෝඩයට යම් Rණ ආරෝපණයක්‌ ලබා දීමයි. දැන් කැතෝඩයෙන් එන ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ඇනෝඩය මගින් විකර්ෂණය කරන අතර එම විකර්ෂණය මැඩගෙන ඒමට හැකියාව ඇති ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවලින් පමණි ධාරාවක්‌ ඇති විය හැක්‌කේ. එනම් මේ විකර්ෂණ විභවය යම් අගයකට වඩා වැඩි වූ විට කිසිදු ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයක්‌ ඇනෝඩයට එන්නේ නැත. දැන් ඔහු ආලෝකයේ තීව්‍රතාව වැඩි කළේ ය. එහෙත් පුදුමය නම් කිසිදු ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ධාරාවක්‌ ඇති නො වීම ය. තීව්‍රතාව කෙතෙක්‌ වැඩි කළත් අර විකර්ෂණ විභවය (V-Stop) මැඩ යැමට ශක්‌තියක්‌ කිසිදු ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයකට නො ලැබේ. ආලෝකයේ තීව්‍රතාව වැඩි කිරීමේ දී විමෝචනය වන ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ප්‍රමාණය වැඩි වුව ද ඒ ඒ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයේ ශක්‌තිය වැඩි වන්නේ නැත.

ලෙනාර්ඩ් ඉන් නැවතුණේ නැත. ඔහු ගේ ආලෝක ප්‍රභවයෙන් වෙන වෙනස්‌ වර්ණයන් නිකුත් කළ හැකි වූ අතර, ඔහු ආලෝකයේ වර්ණය සහ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවලට ලැබෙන ශක්‌තිය අතර සම්බන්ධයක්‌ ඇත් දැයි සොයන්නට විය. විමෝචනය වන ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවල ශක්‌තිය ආලෝකයේ වර්ණය මත වෙනස්‌ වන බව ඔහුට ඉක්‌මනින් ම පෙනී ගියේ ය. වර්ණය වෙනස්‌ වන්නේ සංඛ්‍යාතය අනුව ය. එනම්( ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවලට ආලෝකය නිසා ලැබෙන ශක්‌තිය එහි සංඛ්‍යාතය මත රඳාපවතින බවත්, එය ආලෝකයේ සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට වැඩි වන බවත් ලෙනාර්ඩ් දුටුවේ ය. ආලෝකයේ සංඛ්‍යාතය යම් අගයකට වඩා අඩු නම් කොතරම් තීව්‍රතාවකින් ආලෝකය සැපයුවත් ඉලෙක්‌ට්‍රොaන කැතෝඩයෙන් ගැලවී නො යයි.

මේ නිරීක්‌ෂණ අර කෘෂ්ණ වස්‌තු විකිරණයේ දී මෙන් ම තවත් හිසරදයක්‌ විද්වතුන් තුළ ජනිත කළේ ය. ඔවුන් ගේ අදහස වූයේ ඉලෙක්‌ට්‍රොaන පිට වීමට ශක්‌තිය ලැබෙන්නේ විද්යුත් චුම්බක තරංගයේ විද්යුත් ක්‌ෂේත්‍රයෙන් බවයි. විද්යුත් ක්‌ෂේත්‍රයේ කම්පනයට හසු වන ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය ද කම්පනය වී අවසානයේ ගැලවී යයි. ඔවුන් දන්නා විද්‍යාවට අනුව තරංගයක ශක්‌තිය එහි සංඛ්‍යාතය මත රඳා පවතින්නේ නැති අතර, එය තීරණය වන්නේ විස්‌තාරය මත ය. (විද්යුත් ක්‌ෂේත්‍රයේ ප්‍රමාණය). එමෙන් ම ආලෝකයේ දීප්තිය වැඩි වන විට තරංග ප්‍රමාණය වැඩි වන බැවින් ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයට එකතු වන ශක්‌ති ප්‍රමාණය වැඩි විය යුතු ය. එසේ එකතු වන ශක්‌තියෙන් ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය පරමාණුවෙන් ගැලවී යා යුතු ය. තරංගයේ සංඛ්‍යාතයට මෙහි දී තැනක්‌ නො තිබිය යුතු ය. එහෙත් ලෙනාර්ඩ් පෙන්වා දෙන්නේ එහි අනෙක්‌ පැත්තයි. ඉතින් එය හිසරදයක්‌ නො වන්නේ ද? කෙසේ නමුත් ඒ හිසරදය තවත් වැඩි වන්නට නියමිත විය.

1905 දී අයින්ස්‌ටයින් ලියූ පත්‍රිකා පහෙන් එකක ඔහු ප්‍රකාශ විද්යුත් ආචරණයේ ගැටලුව පැහැදිලි කළේ ය. මැක්‌ස්‌ ප්ලාන්ක්‌ට මෙන් අයින්ස්‌ටයින්ට ශක්‌තිය යනු කැටි ගැසී ඇති අසන්තතික යමක්‌ ලෙස ගැනීමට දෙගිඩියාවක්‌ තිබුණේ නැත. අයින්ස්‌ටයින් ඇත්තෙන් ම ප්ලාන්ක්‌ ගේ කෘෂ්ණ වස්‌තු විකිරණ ව්‍යාප්තිය සඳහා වූ සමීකරණය තනි ව ම සාධනය කළේ ය. එහි දී ඔහුට ද පෙනී ගියේ විද්යුත් චුම්බක තරංග අවශෝෂණයේ දී සහ විමෝචනයේ දී ඒවායේ ශක්‌තිය අසන්තතික කොටස්‌ ලෙස පවතිනවා හෙවත් ක්‌වොන්ටීකරණය වී යෑයි ගැනීමට සිදු වන බවයි. එනම් විකිරණ ශක්‌තිය ඕනෑ ම අගයකින් ලබාගැනීම හෝ පිට කිරීම හෝ කළ නොහැකි ය.

දෙවියන් මෙන් වූ, අපෙන් තොර නිරපේක්‌ෂ යථාර්ථයක්‌ විශ්වාස කළ අයින්ස්‌ටයින්ට මෙය රිස්‌සුවේ නැත. විද්යුත් චුම්බක තරංගවලට අවශෝෂණයේ දී සහ විමෝචනයේ දී පමණක්‌ ශක්‌තිය කැටිගැසී ඇති ලෙස හැසිරීමකුත්, ප්‍රචාරණයේ දී සන්තතික පැවැත්මකුත් තිබිය හැකි නො වේ. "සියල්ලට මූලික එක පදනමක්‌ තිබිය යුතුයි" අයින්ස්‌ටයින් කල්පනා කළේ ය.

ආලෝකය ඇතුළු විද්යුත් චුම්බක තරංග ශක්‌ති අංශු ප්‍රවාහයක්‌ ලෙස ඔහු ගත්තේ ය. (ආලෝක ප්‍රභවයෙන් නිකුත් වන්නේ ම එලෙස ය). ඒ, ශක්‌ති අංශුවක්‌ හෙවත් අවකාශයේ විසිරී නැති එක්‌ ලක්‌ෂ්‍යයකින් නිරූපණය කළ හැකි ශක්‌ති ඒකකයක්‌ ලෙසයි. ශක්‌තිය හෙවත් කාර්ය කිරීමේ හැකියාව එසේ කේන්ද්‍රගත වී ඇත. ආලෝක ධාරාවක ශක්‌තිය වැසි බින්දු වැටෙන්නාක්‌ මෙනි. අප ආලෝකය සන්තතික ව දකින්නේ අති විශාල ප්‍රමාණයක්‌ වූ ශක්‌ති අංශු නිසා ය. මෙය වසර 200කට පමණ පෙර මිය ගිය නිව්ටන් ගේ ලවකවාදයට නැවත පණ දුන්නාක්‌ මෙන් විය.

මේ ආලෝක ශක්‌ති අංශුවක ශක්‌තිය ඒ ආලෝකයේ සංඛ්‍යාතයට සමානුපාතික ලෙස ගත් අයින්ස්‌ටයින් සමානුපාතික නියතය (h) ප්ලාන්ක්‌ කෘෂ්ණ වස්‌තු විකිරණයේ දී සැලකූ නියතය ම ලෙස ගත්තේ ය. "සියල්ලට එක පදනමක්‌ තිබිය යුතු ය" යන්න ඔහු ගේ ඇදහීමයි. දැන් ඔහු ප්‍රකාශ විද්යුත් ආචරණය පැහැදිලි කිරීමට සූදානම් ය. එහෙත් ඊට පෙර අප මේ දෙවියන් ගේ සිතිවිලි සොයා යැම ජීවිතය කරගත් භෞතික විද්‍යාවේ විප්ලවීය මිනිසා, අයින්ස්‌ටයින්, කවුද යන්න මඳක්‌ බලමු.

ලබන සතියේ : 8 කොටස : ශක්‌තිය කැටිගසමින් අයින්ස්‌ටයින් විප්ලවය අරඹයි

සමිත ප්‍රසන්න හේවගේ