logo3.gif (702 bytes)

arrow7.gif (1098 bytes)


ක්‌වොන්ටාවේ කතාව 14
පරමාණුවටත් ක්‌වොන්ටාවෙන් ගැලවුමක්‌ නැත

නැවතත් සම්ප්‍රදායෙන් පිටට ගිය විට ප්‍රශ්නයට පිළිතුර සරල විය. බෝර් කීවේ මැක්‌ස්‌වෙල් ගේ සිද්ධාන්තයෙන් කියන ලෙස න්‍යෂ්ටිය වටා භ්‍රමණය වන ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ශක්‌තිය (විද්යුත් චුම්බක තරංග) පිට කරන්නේ නැත යන්නයි. එනම් න්‍යෂ්ටිය වටා භ්‍රමණය වන ඉලෙක්‌ට්‍රොaන සම්භාව්‍ය භෞතික විද්‍යාවෙන් කියන ලෙස හැසිරෙන්නේ නැති බවයි. මේ ශක්‌තිය පිට නො කරන ඉලෙක්‌ට්‍රොaන භ්‍රමණය වන්නේ යම් නිශ්චිත කක්‌ෂයන් කිහිපයක පමණක්‌ බව ඔහු කීවේ ය. ඒවා ස්‌ථාවර අවස්‌ථා (Stationary States) ලෙස හැඳින්වී ය. සම්භාව්‍ය භෞතික විද්‍යාවට අනුව නම් න්‍යෂ්ටියේ සිට ඕනෑ ම දුරකින් ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවලට භ්‍රමණය වීමට බාධාවක්‌ නැත. එහෙත් බෝර් කියන්නේ ඉලෙක්‌ට්‍රොaන භ්‍රමණය වන්නේ නිශ්චිත කක්‌ෂවල පමණක්‌ බවත්, ඒ නිශ්චිත කක්‌ෂවල භ්‍රමණය වන විට ඒවා ශක්‌තිය පිට නො කරන බවත් ය. රදර්ෆඩ් ගේ පරමාණුව බේරාගැනීමට බෝර් අධිපති මතවාදය කණපිට පෙරළා ඇත.

එහෙත් බෝර්ට තවමත් එය භෞතික ව එසේ වන්නේ ඇයි දැයි යන්න ගැන පැහැදිලි කිරීමක්‌ නැත. පරීක්‌ෂණාත්මක සාධක ද නැත. ඔහු රදර්ෆඩ් හමු විය. රදර්ෆඩ් කීවේ හදිසි නො වී මේ අදහස තවත් වර්ධනය කොට එළිදක්‌වන ලෙසයි. මෙවැනි දෙයක්‌ බෝර්ට පෙර වෙන අයකු එළි දැක්‌වීම සිදු නො වනු ඇති බව රදර්ෆඩ් කීවේ ය. එහෙත් මසක්‌ පමණ ගෙවී ගියේ කිසිදු සාර්ථකත්වයක්‌ නැති ව ය.

1912 දෙසැම්බර් මාසේ ඔහු සිය බිරිඳ සමඟ නගරයෙන් ඈත ගමකට ගියේ තවදුරටත් පරමාණුව ගැන නිදහසේ සිතන අටියෙනි. ඔහුට එහි දී ඉඟියක්‌ ලැබුණේ ජෝන් නිකල්සන් ගේ (John Nicholson) පත්‍රිකාවකිනි. එවකට නිකල්සන් ලන්ඩන් විශ්වවිද්‍යාලයයේ ගණිත මහාචාර්යවරයකු වූ අතර, ඔහු තමා ගේ ම පරමාණුක ආකෘතියක්‌ සාදමින් සිටියේ ය. ඔහු ගේ එක්‌ අදහසක්‌ වූයේ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවල න්‍යෂ්ටිය වටා කෝණික ගම්‍යතාව (Angular Momentum) අසන්තතික ය යන්නයි. කෝණික ගම්‍යතාව යනු වෘත්තාකාර චලිතය හෙතුවෙන් ඇති වන ගම්‍යතාව හෙවත් බලයක්‌ ඇති කිරීමේ හැකියාවයි.

බෝර් ක්‌ෂණයෙන් නිකල්සන් ගේ අදහස අල්ලාගත්තේ ය. ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවලට ඕනෑ ම කෝණික ගම්‍යතාවක්‌ පැවතිය නොහැකි ය. අර නිශ්චිත කක්‌ෂවල පමණක්‌ චලිත වන්නේ එබැවිනි. එනම් කෝණික ගම්‍යතාව "ක්‌වොන්ටීකරණය" වී ඇත. කෝණික ගම්‍යතා පවතින්නේ යම් මූලික ගම්‍යතාවක (L) පූර්ණ ගුණිතයන් ලෙස පමණි. (උදා: L, 2L, 3L..). උදාහරණයක්‌ ලෙස 2.5L වන ආකාරයේ කෝණික ගම්‍යතාවක්‌ නො පවතී. දැන් බෝර්ට ඔහු ගේ මතයේ සිට ගණනයන් කිරීමට ක්‍රමයක්‌ ඇත.

ප්ලාන්ක්‌ ගේ පරමාණුක දෝලකවල ශක්‌තිය ක්‌වොන්ටීකරණය වූයේ hfවල (h - ප්ලාන්ක්‌ නියතය f - සංඛ්‍යාතය) පූර්ණ ගුණිතයන් ලෙස බව අපි දුටුවෙමු. (එනම් 11hf, 2hf, 3hf, ලෙස). බෝර් ද ඒ අනුව යමින් මූලික කෝණික ගම්‍යතාව h/2 ලෙස ගත්තේ ය. එනම්( කෝණික ගම්‍යතා පැවතිය හැක්‌කේ 1h/2, 2h/2, 3h/2 ලෙස ය. මේ අතරමැද අගයන් හෙවත් කක්‌ෂවල ඉලෙක්‌ට්‍රොaන නො පවතී, හෙවත් එවැනි කක්‌ෂ නැත. එනම් මේ අතරමැද කෝණික ගම්‍යතා ලබා දෙන ආකාරයේ චලිතයන් (කක්‌ෂ) නැත. මෙය හරියට පඩි පෙළක්‌ නගින්නකුට එය සන්තතික ව කළ නොහැකිවාක්‌ මෙනි. (පඩි 1.3 වැන්නකට තේරුමක්‌ නැත).

බෝර් මේ ස්‌ථාවර අවස්‌ථාවක භ්‍රමණය වන ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයක න්‍යෂ්ටිය සමඟ ඇති ආකර්ෂණය එහි කේන්ද්‍රdභිසාරී බලයට සමාන කළේ ය. එය හරියට ම නිව්ටන් පෘථිවිය හිරු වටා භ්‍රමණය අවශ්‍ය කේන්ද්‍රdභිසාරී බලය ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයට තුලනය කළාට සමාන ය. එමෙන් ම ස්‌ථාවර අවස්‌ථාවක භ්‍රමණය වන ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයකට ඒ භ්‍රමණය හේතුවෙන් චාලක ශක්‌තියක්‌ ද න්‍යෂ්ටිය සමඟ ඇති ආකර්ෂණය නිසා විභව ශක්‌තියක්‌ ද ඇත. මෙලෙස ඒ ඒ ස්‌ථාවර අවස්‌ථාවට අනුරූප ශක්‌තියක්‌ ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයට ඇත. ස්‌ථාවර අවස්‌ථා පවතින්නේ අසන්තතික ව බැවින් ගත හැකි ශක්‌තීන් ද අසන්තතික වේ. ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයකට පරමාණුවේ ඇති විට ගත හැක්‌කේ අසන්තතික ශක්‌ති අගයන් පමණි. ඒ ඒ කක්‌ෂවලට (ස්‌ථාවර අවස්‌ථා) අදාළ ශක්‌තිවලට ශක්‌ති මට්‌ටම් යෑයි කියමු. බෝර් එක්‌ කකුලක්‌ ක්‌වොන්ටාවේ ද අනෙක නිව්ටන් මත ද තබා සිටි. ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවල කක්‌ෂ තුළ චලිතයට නිව්ටන් ගේ චලිත නියමත්, ඉලෙක්‌ට්‍රොaනවල කක්‌ෂ අතර පැනීමට ක්‌වොන්ටාවත් බෝර් යොදාගත්තේ ය. කොහේ කකුල තබා හෝ නිරීක්‌ෂණ පැහැදිලි කළ හැකි නම් ඔහුට ප්‍රමාණවත් ය.

බෝර් හයිඩ්‍රජන් පරමාණුව සඳහා මේ ඉලෙක්‌ට්‍රොaන පවතින අසන්තතික කක්‌ෂවලට අනුරූප ශක්‌ති අගයන් ගණනය කළේ ය. න්‍යෂ්ටියට ළඟින් ම ඇති හෙවත් අවම ශක්‌තියක්‌ ඇති කක්‌ෂය පළමු ශක්‌ති මට්‌ටම ලෙස ගනිමු. මේ පළමු ශක්‌ති මට්‌ටම හැර අනෙක්‌ ඉහළ ශක්‌ති මට්‌ටම්වල ඉලෙක්‌ට්‍රොaනය පවතින විට එය "උත්තේජිත අවස්‌ථාවේ" ඇතැයි කියවේ. ඉලෙක්‌ට්‍රොaනයට වැඩි ම ස්‌ථායිතාවක්‌ ඇත්තේ එය ශක්‌තියෙන් අවම පළමු වැනි ශක්‌ති මට්‌ටමේ පවතින විට ය. පිටතින් යම් ශක්‌තියක්‌ ලැබීමෙන් උත්තේජිත ඉහළ ශක්‌ති මට්‌ටම්වලට යන ඉලෙක්‌ට්‍රොaන ඉබේ ම පහළ ශක්‌ති මට්‌ටම්වලට පැනීම සිදු වේ. බෝර් කල්පනා කළේ ය.

මීළඟට බෝර් කළේ මේ පළමු ශක්‌ති මට්‌ටමට න්‍යෂ්ටියේ සිට ඇති දුර ගණනය කිරීමයි. එය නැනෝ මීටර් 5.3ක්‌ විය. නැනෝ මීටර් 1ක්‌ මීටරයෙන් බිලියනයෙන් එකකි. එය එවකට පරමාණුවේ අරය ලෙස තිබුණු පරීක්‌ෂණාත්මක අගයන්ට ආසන්න විය. බෝර් ගේ විශ්වාසය වැඩි විය.



ටික දිනකට පසු කෝපන්හේගන්හි දී බෝර්ට සිය පැරැණි යහළුවකු වූ හාන්ස්‌ හැන්සන් (Hans Hansen) මුණගැසිණි. හාන්ස්‌ ජර්මනියේ ගොටින්ගන් සරසවියේ දී වර්ණාවලීන් පිළිබඳව හදාරා තිබිණි. ඔහු බෝර් ගෙන් ඇසුවේ මේ වර්ණාවලීන් ඇති වන ආකාරය පිළිබඳ යම් පැහැදිලි කිරීමක්‌ ඇති ද යන්නයි. මේ වර්ණාවලී යනු මූලද්‍රව්‍යවලට විකිරණ ලබා දෙන විට හෝ ඒවා ශක්‌තිය ලබාගෙන (උදා: රත් කළ විට) විකිරණ පිට කරන විට ඇති වන වර්ණාවලියයි. මේ විකිරණවල සූර්යා ගෙන් එන සුදු ආලෝක වර්ණාවලිය මෙන් සියලු වර්ණ (සංඛ්‍යාත) අඩංගු නැත. උදාහරණයක්‌ ලෙස පොටෑසියම් රත් කළ විට නිකුත් වන්නේ දම් වර්ණය පමණි.

හයිඩ්‍රජන් වායුවෙන් ලැබෙන වර්ණාවලිය ද එසේ ම ය. අප කලින් දුටු කැතෝඩ නළය මෙන් වූ වීදුරු නළයකට හයිඩ්‍රජන් වායුව පුරවා නළය තුළ දෙකෙළවරට විභව අන්තරයක්‌ දුන් විට නළයෙන් නිල් පැහැති ආලෝකයක්‌ නිකුත් වනවා දැකිය හැකි ය. දැන් මේ නිල් ආලෝකය ප්‍රිස්‌මයක්‌ හරහා යවා බැලුව හොත් එය ආසන්න වශයෙන් රතු, කොළ, නිල්, දම් ලෙස වෙන් වේ. ඒ හයිඩ්‍රජන් වර්ණාවලියයි. එනම්( අර නිල් පැහැය ලැබුණේ මේ වර්ණ හතරේ එකතුවක්‌ ලෙස ය. හයිඩ්‍රජන්වලින් සැම විට ම ලැබෙන්නේ මේ වර්ණ සතර මේ ආකාරයට ම ය. මෙසේ යම් මූලද්‍රව්‍යයකට අනුරූප නිශ්චිත සංඛ්‍යාත කිහිපයක්‌ (වර්ණාවලියක්‌) ඇති අතර, මේ වර්ණාවලිය යොදාගෙන එම මූලද්‍රව්‍යය හඳුනාගැනීමට ද පුළුවන.

මෙසේ වර්ණාවලීන් ගැන බෝර් සමඟ කතා කළ හාන්ස්‌ තවදුරටත් කීවේ හයිඩ්‍රජන් වර්ණාවලිය සම්බන්ධයෙන් ස්‌විස්‌ ජාතික ගණිත ගුරුවරයකු වූ ජොහාන් බාර්මර් (Johann Balmer) විසින් නිර්මාණය කරනු ලැබ තිබූ ගණිතමය සම්බන්ධතාව ගැන අවධානය යොමු කරන ලෙස ය. බෝර් එවැන්නක්‌ ගැන දැන සිටියේ නැත.

හයිඩ්‍රජන් වර්ණාවලියේ සංඛ්‍යාත අතර රටාවක්‌ ඇති බව දුටු ජොහාන් බාර්මර් ම ඒ සඳහා ආනුභවික සුත්‍රයක්‌ (Emperical Formula‌) 1885 දී නිර්මාණය කළේ ය. එමගින් ඔහු මේ වර්ණාවලියේ අපට පෙනෙන වර්ණ හතරට අමතර ව නො පෙනෙන පරාසයේ ද යම් සංඛ්‍යාතයන් තිබිය යුතු බවට පුරෝකථනයක්‌ ද කළේ ය. ඔහු නිවැරැදි විය. පසු ව ෙෆඩ්රික්‌ පාෂන්, ෙෆඩ්රික්‌ බ්‍රකට්‌ යන්නන් විසින් ඒවා නිරීක්‌ෂණය කරන ලදී. 1890 දී අනෙකුත් මූලද්‍රව්‍ය ද සඳහා මේ සම්බන්ධතාව ජෝහාන්ස්‌ රයිඩ්බර්ග් (Johannes Rydberg) විසින් වැඩි දියුණු කරණු ලැබිණි. එහෙත් රටාවට හේතුව කුමක්‌ ද?

ලබන සතියේ : 15 කොටස : බෝර් ගේ 'ප්‍රාතිහාර්ය'

සමිත ප්‍රසන්න හේවගේ