شکست فیزیک کلاسیک!

1-اثر فوتو الکتریک. اوّل از همه می‌دانیم فوتو الکتریک یعنی فوتون و الکترون هنگامیکه فوتون ( نور ) به سطح یک فلز برخورد می کند الکترون هایی از سطح آن گسیل می‌شوند و به این پدیده فوتوالکتریک و به الکترون های گسیل شده فوتو الکترون می گوییم . در فیزیک کلاسیک بر این عقیده بودند که انرژی تابش الکترومغناطیس در شدت نهفته است پس هر چه شدت بیشتر باشد انرژی بیشتر است ؛ بنابراین برای شدت های کم باید مدتها زمان بگذرد تا فلز انرژی کافی را جذب کند و الکترون ها از سطح آن گسیل پیدا کنند ؛ اما هنگامی که آزمایشات انجام شد چنین تاخیر زمانی مشاهده نشد و متوجه شدند که انرژی تابش الکترومغناطیس در بسامد نهفته است پس فوتون با بسامد مناسب باعث رخ دادن پدیده فوتوالکتریک میشود.

2-آزمایش دو شکاف یانگ. در فیزیک کلاسیک بر این عقیده بودند که نور از ذرات ریزی تشکیل شده یا به عبارتی فوتون از بسته های کوچک انرژی تشکیل شده است بنابراین برای نور خاصیت ذره ای در نظر می‌گرفتند ؛ اما آزمایش یانگ که در مورد تداخل سازنده و تداخل ویرانگر است ثابت کرد نور خاصیت موجی دارد در واقع این آزمایش زمانی انجام می‌شد که نور خاصیت موجی هم داشته باشد هرچند بعدها با فرض دوبروی متوجه شدیم که نور همزمان دارای هر دو خاصیت موجی و ذره ای است و از هم جدایی ناپذیرند .( دوگانگی ذره و موج)

3- تابش جسم سیاه. اوّل توضیح دهیم که جسم سیاه جسمی است که هر آنچه به آن تابیده می‌شود را جذب کند و هیچ گونه بازتابی ندارد و هنگامی که به آن انرژی دهیم ( آن را گرم کنیم ) هر آنچه را که جذب کرده است گسیل می‌کند . در مورد جسم سیاه فیزیک کلاسیک قادر به توجیه آن نبود .

4- قانون جابجایی وین رایلی. ( قانون وین : طول موج بیشینه با افزایش دما کاهش می یابد و قانون رایلی : در طول موج های کوتاه جواب نادرست می داد. ) که در آزمایشات آنها انرژی نامتناهی بود و به سمت بی نهایت میل میکرد با شکست مواجه شد بعد پلانک با استفاده از ثابت پلانک توانست نقص مسئله را حل کند و ثابت کند انرژی متناهی است . نتیجه آزمایش تابش جسم سیاه این بود که تابندگی فقط به طول موج بستگی دارد و با افزایش دما فقط شدت تابش در یک طول موج مشخص بیشینه می شود .

5- اثر کامپتون. در این آزمایش فوتون به یک الکترون برخورد می کند و در اثر برهمکنش هرکدام یعنی فوتون و الکترون پراکنده می‌شوند و الکترون به عبارتی پس زده میشود. در فیزیک کلاسیک بر این عقیده بودند که نوع با همان طول موجی که به الکترون تابیده می شود پراکنده می شود یعنی λ='λ به عبارت دیگر تابش پراکنده دارای همان فرکانس تابش فرودی است . ولی پس از آزمایشات متوجه شدند تغییر طول موج در اثر کم توان فقط به زاویه پراکندگی فتون بستگی دارد یعنی λ برابر نیست با λ'. به صورت خلاصه در پدید کامپتون نور با یک طول موج به الکترون تابیده می شود که این الکترون با طول موج دیگر پراکنده می شود .

سوال : فرق بین پدیده کامپتون و فوتو الکتریک در چیست ؟ در پدیده کامپتون فوتون به یک الکترون آزاد برخورد می کند اما در فوتو الکتریک فوتون به یک الکترون مقید برخورد می‌کند .