Ma maqashay saamaynta sawir-koronto? Halkan waxaanu ku siinaynaa dhammaan macluumaadka khuseeya mawduuca cajiibka ah ee ka soo baxaya physics quantum. Wax ka baro taariikhdeeda, sharraxaaddeeda, iyo fikraddeeda, iyo sidoo kale jibbaarada qaar ka mid ah kuwa wax ku darsaday laantan fiisigiska.
Waa maxay saamaynta korantada?
Saamaynta sawir-qaadista waxay ku jirtaa muujinta iyo muujinta elektaroonigga, taas oo lagu fuliyo iyada oo la adeegsanayo kooriyaha kaas oo noqon kara shay gaadhaysa kicinta shucaaca korantada. Shucaacan waxa loo turjumay iftiin la dareemi karo. Iftiinka iftiinka qaarkood waxaan ka heli karnaa kuwan soo socda:
sawir qaade
Waxay ka ciyaartaa door aasaasi ah iyada oo ay ugu wacan tahay saamaynta ay fuliso iyada oo kordhinaysa heerarka korantada ee loo tarjumay koronto oo iftiimisa. Tijaabadani waxay soo shaacbaxday bartamihii qarnigii sagaal iyo tobnaad.
Saamaynta sawir-qaadista
Waxay si gaar ah ula xiriirtaa xaqiiqda ah in ay kiciso saameyn beddeleysa tamarta iftiinka marka loo eego koronto. Xaqiiqda ka dhalatay sanadka kun iyo sideed boqol iyo afar iyo sideetan.
Daahfurka
Helitaanka saamaynta korantada ee sawir-qaadista waxaa loo mahadceliyey daraasadihii uu sameeyay Heinrich Hertz sannadkii kun iyo siddeed boqol iyo siddeetan iyo toddoba. Fiirinteeda waxaa laga helayaa hababka ku lug leh qalooca ka soo boodaya 2 electrodes, oo isku xidhan hoos danab sare, kaas oo u janjeera inuu gaadho masaafo aad u weyn marka uu iftiimiyo iftiinka UV, kaas oo gabi ahaanba ka duwan marka ay mugdi tahay.
Caddaynta ugu horreysa ee qodobkan aragtiyeed waxaa lagu qeexay qeexida ama sharraxaadda uu soo jeediyay Albert Einstein ee ku saabsan saameynta sawir-qaadista, gaaritaanka gabagabada in qaybta u dhiganta iftiinka loo yaqaan 'photon'. Saldhigga abuuritaanka aragtidan iftiinka ku salaysan waxaa isticmaalay Einstein taas oo ay uga mahadcelinayaan daraasaadka caanka ah ee Planck. Kuwaas oo dadaal u galay sidii ay u muujin lahaayeen inta ay le’eg yihiin.
La Taariikh nololeedka Max Planck waxa ay ina tusinaysaa soo galitaanka saynis yahanka aduunka physics-ka, waxa u dheer in uu cadeeyo aqoonsiyo gaar ah oo la siiyay isaga oo uga mahad celinaya daraasaadka lagu sameeyay tirada waxqabadka. Iyadoo la tixgelinayo in aragtidani ay albaabada u furtay dariiqa fiisigiska quantum-ka si degdeg ah oo dareere ah.
El saamaynta sawir-koronto Waxay ka duwan tahay raajada, iyadoo la tixgelinayo in sawir-qaadayaashu ay ku guuleystaan wareejinta elektaroonigga habkan shucaaca elektromagnetic-ka ah, halka raajada raajada aysan ahayn ilaa dhowr daraasadood oo la sameeyay halabuurka raajada. In sannadkii 1985-kii la ogaaday saamaynta iyo isticmaalka shucaaca la yidhaa Raajo, ee saynis yahankii Wilhelm Rotge.
sawiro
ka sawiro waxay matalaan tamar ay ku xaddidan tahay nooc ka mid ah inta jeer ee iftiinka qaabka hirarka. Haddi aan isku aragno in atomka, kaas oo isu arkay in uu nuugayo xaddi tamar ah oo ka soo baxaysa photon gaar ah, waxa uu leeyahay xaddi badan oo tamar ah oo u ogolaanaya in uu ka soo tuuro elektarooniga walxaha laga hadlayo, si uu hadhow u aado waddo gaar ah oo ku dhammaanaysa meel bannaan.
Marka ay dhacdo tan sare, elektarooniga ayaa laga saaray walxaha. Kiis ka soo horjeeda. Haddii tamarta uu ka soo baxo photon-ka aysan lahayn tabar ku filan, elektarooniga ma laha awood uu kaga baxsado ama uga baxsado walxaha laga hadlayo.
Dhankeeda kuma xidhna isbeddelka ka dhasha xoogga iftiinka in tamarta ku jirta photon-ka wax laga beddelo, kaliya tirada elektarooniga ah ee u suurtagasha in ay ka baxsadaan meesha laga helo ayaa awood u leh inay sameeyaan. Marka, iyada oo loo mahadcelinayo xoogga ay soo daayaan elektarooniga, waxaa cad in aysan ku xirneyn shucaaca uu gaaro, laakiin ku xiran inta jeer ee soo baxda.
Guud ahaan, dhammaan elektaroonnada ma awoodaan in laga saaro elektarooniga. saamaynta photoelectric, Waxaa la tixgelinayaa in kuwa ugu horreeya ee soo baxa ay yihiin kuwa aan inta badan u baahnayn xoog xad-dhaaf ah si loo gaaro cayrin guul leh. Insulator dielectric, elektaroonnada qaar oo leh xaddi badan oo tamar ah ayaa lagu arki karaa kooxda valence.
Marka laga hadlayo birta, waxaan sida caadiga ah ka heleynaa elektaroonnada hortooda koox ballaaran oo siinaya habdhaqan weyn.
Sidaa darteed, iyada oo loo marayo semiconductor-ka waxaa suurtagal ah in lagu muujiyo electrons-ka gudbiya qadar badan oo tamar ah. Marka la eego kirishbooyada noocaan ah, wax yar oo elektaroonik ah ayaa inta badan laga helaa band-ga abuura qabanqaabada.
Marka aan ka hadalno heerkulka qolka waxaan caadi ahaan helnaa qaar ka mid ah electrons leh xaddi badan oo tamar ah, kuwaas oo laga helay meel aad ugu dhow heerarka Fermi. Waxaa jira tamar ay tahay in elektaroonku ku jiro si loo gaaro heerka Fermi, tan waxaa loo yaqaannaa fiyuuska shaqada, halka inta jeer ee ugu yar ee loo baahan yahay shucaaca si loo saaro elektarooniga waxaa loo yaqaan 'thresholdfrequency'.
Qiimaynta tirada tamareed ee la sheegay waa wax badan, oo marna joogto ah, tani dabcan, iyada oo ku xidhan mar walba walxaha iyo lakabyada atomiga. Walxaha macdanaha ah qaarkood sida kaalshiyamka iyo cesium waxay leeyihiin waxqabad shaqo oo aad u hooseeya. Sababtan awgeed, waa in ay ahaato mid aad u adag in maaddadu ay nadiif tahay ilaa inta laga hadlayo atamka.
Sharaxaad
Photon-yada leh fallaadhaha iftiinka, iyaguna waxay leeyihiin tamar gaar ah, taas oo lagu dejiyo inta jeer ee iftiinku bixiyo. Iyada oo loo marayo nidaamka sawir-qaadista, haddii ay tahay kiiska in elektarooniga uu maamulo inuu nuugo tamarta photon-ka oo uu photonku leeyahay tamar xitaa ka weyn shaqada shaqada, elektarooniga ayaa laga saari doonaa arrinta.
Marka tamarta laydhka kor u kaco, ma jiraan wax isbeddel ah oo ku yimaada tamarta photon, kaliya waxaa jira isbeddel ku yimaada tirada tirooyinka ee photons. Sidaa darteed, gunaanadka cad ayaa ah in tamarta elektarooniga ahi aysan weligeed ku xirnaan doonin xoogga ama xoogga uu iftiinku bixiyo, balse ay ku xiran tahay tamarta uu sawir kasta soo saaro.
Si adag dhammaan tamarta uu helo photon-ku waa in la soo jiito oo markeeda waa in loo adeegsadaa si loo sii daayo elektarooniga ku xidhan atamka. Xaaladdan oo kale, in tamarta ka kooban photons in ay maamulaan in ay isticmaalaan mid ka mid ah qaybaha kuwan, furo electron ka atamka iyo inta kale waxaa loo beddelaa sida qayb ka mid ah tamarta kinetic sida qayb ka mid ah electron ku dhammaanaya in qayb lacag la'aan ah.
Albert, dhankiisa, ma uusan lahayn ujeedo cilmi-baaris gaar ah oo lagu sameeyay sababaha ka dhasha elektarooniga ee shucaaca biraha qaarkood, kaas oo markii dambe noqday tamarta kinetic, si kastaba ha ahaatee wuxuu sameeyay indho-indheyntiisa ku habboon.
Waxa uu helay sharaxaadda hab-dhaqanka shucaaca. Ficilkan, waxaa la soo jeediyay in lagu sharaxo fiirsashada tirada elektaroonigga ah ee ka tagay walxaha, iyada oo la tixgelinayo in soo noqnoqda ay door aasaasi ah ka ciyaartay falalka la qaaday.
Taariikhda Soomaaliya
Dunida cilmiga Fiisigiska waxaan ku guuleysanay inaan xadidno taariikhda qaar ka mid ah daah-furka kuwaas oo la duubay taariikho sax ah, taas oo ay ugu wacan tahay daraasad lagu sameeyay qaar ka mid ah. Seynisyahano muhiim ah kuwaas oo ka qayb qaatay cilmi-baadhisyo iyo aragtiyo kala duwan oo maanta ka caawiyay in ay sharraxaan qaar ka mid ah ifafaalaha Fiisigiska, saynisyahannada aan ka xusi karno waxaan ka helnay:
Heinrich Hertz
Saynis yahanku waxa uu ku guulaystay in uu sameeyo daraasadii ugu horaysay ee ku saabsan indho-indheynta saamaynta korantada ee sanadka kun iyo sideed boqol iyo todoba iyo sideetan. Aaladaha uu tijaabadan ku sameeyay waxa ay ku salaysan yihiin gariirad lagu samayn karo dhimbiil dammaanad ah in ay u shaqaynayso sidii mawjadaha elektromagnetic-ka ee qaata.
Si loo helo aragti dhamaystiran oo panorama ah, iyo si loo gaaro fiirsashada dhimbiilka, wuxuu ku xiray qaataha sanduuq madow ama weel. Marka la eego tan, nuugista iftiinka UV ayaa la sameeyay, kaas oo si fudud u bixiyay boodada elektaroonigga. Waxaana si toos ah loo caddeeyey xoogga uu ku jiro dhimbiilku ee lagu siiyey korontadii uu soo saaray. Saynis yahanku waxa uu sheegay in tijaabada xitaa iyada oo aan la sharraxin ifafaale.
Yuusuf John Thomson
Sannadkii XNUMX-kii, saynis yahan Thomson wuxuu diyaarinayay aasaaska daraasadda gaar ahaan fallaadhaha cathode. Isagoo kaashanaya Maxwell, aqoonyahanku wuxuu ku soo gabagabeeyey in fallaadhaha cathode ay asal ahaan ka soo jeedaan qulqulka walxaha laga helay eedeeymo taban oo kala duwan, kuwaas oo uu u bixiyay magaca meydka, iyo in ugu dambeyntii loo bixiyo magaca electrons.
Yuusuf waxa uu tijaabadiisa ku saleeyey saxan bir ah oo gebi ahaanba xidhan oo ku dhex jira tuubo vacuum ah, isaga oo soo bandhigay curiyaha iftiinka oo farqi dhammaystiran u leh xagga hirarka dhererka. Saynis yahanku waxa uu rumaysnaa in goobta korantada ee elektromagnetic-ku ay siinayso xoogaa dhawaaqyo ah oo ku saabsan goobta korantada, iyada oo taasna ay ka soo baxayso xuubka korantada ee lagu siiyay koronto.
Xoojinta hadda jirta ee lagu sheegay korontadu waxay ahayd mid aad u kala duwan marka loo eego heerarka xoogga leh ee iftiinku soo saaro. Tani waxay ka dhigan tahay in markii iftiinku kordho, hadda sidoo kale wuu kordhay. Turjumaadda waxaa loo fuliyaa iyada oo ay ugu wacan tahay in shucaaca leh soo noqnoqoshada sare, uu sidoo kale soo saaro qaybo leh tamar firfircoon oo weyn.
Philipp Lenard
Sagaal iyo toban boqol iyo laba, saynis yahanku waxa uu sameeyay daraasad ku saabsan saamaynta photoelectric taas oo uu ku muujiyay kala duwanaanshaha tamareed ee elektarooniga, isaga oo ku soo gabagabeeyay in ay door aasaasi ah ka ciyaaraan inta jeer ee iftiinka dhacdada.
Albert Einstein
Sagaal iyo toban boqol iyo shan, qaabaynta sayniska ee aragtida caanka ah ee dib-u-celinta ayaa la fuliyaa, taas oo saynisyahanku soo jeedinayaan qoraallo qoraal ah oo ku salaysan xisaab iyo saldhigyo tirooyin, kuwaas oo u oggolaaday fahamka hababka qaarkood. Sii daynta electrons-ka waxa ay la xidhiidhay soo saarista iyo nuugista quanta iftiinka, kuwaas oo markii dambe loo yaqaanay photons.
Sanadkii 1905, isla sanadkaas oo uu qabtay fasal ku saabsan aragtida isu-tagga, Albert Einstein wuxuu soo jeediyay baaritaan uu ku soo bandhigay dhacdo u muuqatay inay si sax ah u shaqeyneyso, kaas oo qiiqa elektaroonigga ah ay soo saartay nuugista tirada iftiinka, Xaqiiqda ah in hadhow loogu yeeri doono photons.
Maqaal cinwaan looga dhigay Aragtida Eucharistic ee Soo saarista iyo Isbeddelka Iftiinka, waxayna muujisay sida fikradda ah in qaybaha kala duwan ee iftiinka ay u dhalin karaan saameynta sawir-qaadista iyo sidoo kale waxay muujisay joogitaanka soo noqnoqoshada sifo kasta oo ka hooseeya oo aan wax saameyn ah ku yeelan. Sharaxaada tan ku saabsan saamaynta korantada ee Einstein waxa uu heli doonaa abaalmarinta Nobel Prize ee Fiisigiska 1921kii.
Iyadoo la tixgelinayo aragtida Einstein, tamarta ay electron-yadu ka carareen cathode isla wakhtigaas oo ay si tartiib ah u kaceen, iyada oo loo marayo inta jeer ee iftiinka dhacdada, ka fogaanshaha qaabka xoogga leh ee tamarta. Si weyn, saamayntan oo kale lama arag wakhtiyadii hore. Muujinta tijaabada ah ee dhinacan waxaa sameeyay 1915kii fiisigiste Maraykan ah Robert Andrews Millikan.
Ugu dambeyntii, mid kasta oo ka mid ah saynisyahannada aan kor ku soo sheegnay ayaa gacan weyn ka geystay daraasadda iyo daahfurka saameynta sawir-qaadista. Waad ku mahadsan tahay taas maanta aqoonta, iyo hababka aragtida ayaa si fiican loo soo dhaweeyay.
Maanta saamaynta sawir-qaadista ee cajiibka ah ayaa lagu tiriyaa hannaan laga heli karo qalabyo kala duwan oo elektaroonig ah. Daah-furkiisu waxa uu ahaa mid aad muhiim u ah, iyada oo ay ugu wacan tahay daraasaadka la sameeyay si loo ogaado saamaynta uu iftiinku leeyahay.
Ahaanshaha daraasadaha saynisyahannadan, wax ku biirinnada u suurtagashay in ay isbeddel weyn ku sameeyaan adduunka fiisigiska. Thanks to this, physics quantum waa laan saynis ah oo heshay heer sare oo sharaf ah, taas oo si tartiib tartiib ah u kobcisay dardar iyo xiiso weyn.
mawjada-qayb labanlaab
Dhacdadani waa saamaynta jireed ee la ogaaday markii hore oo ay weheliso muuqaallo kale oo isku sifooyin ah. Waxay asal ahaan ka timid daahfurka waxa loogu yeero wave-particle oo ah qayb ka mid ah makaanikada quantum. Iftiinku waxa uu u dhaqmaa sida hirarka, isagoo awood u leh inuu soo saaro faragelin iyo kala fogaansho sida Thomas Young's tijaabo labajibbaaran, laakiin wuxuu tamarta ku beddelaa hab gaar ah baakadaha tamarta, photons, kuwaas oo tamartoodu ay ku xiran tahay inta jeer ee shucaaca korantada.
Fikradahani waxay ku guuleysteen inay dhisaan aragtida shucaaca korantada oo leh saldhigyo aad u cad oo qeexan, tan iyo iyada oo loo marayo, sharraxaadyo ayaa ka soo baxay ereyo kale oo ku lug leh shaqooyinka uu sameeyo shucaac.
Saamaynta korantada ee maanta
Maanta saamaynta photoelectric sida caadiga ah waa saldhigga dhamaystiran oo laga heli karo ka hor heerarka tamarta in lagu muujiyo hab photovoltaic ah, noocan oo kale ah saamaynta sida caadiga ah waxaa laga helaa warshadaha thermoelectric, sida ay ka muuqato in qaar ka mid ah hababka xasaasiga ah oo ay ku jiraan kamaradaha digitized.
Qaybaha kale, saamaynta sawir-qaadista waxay ku jirtaa qalabka guriga ee maalinlaha ah, kuwaas oo intooda badani ay ka samaysan yihiin waxyaabo aad u macquul ah, sida naxaasta, walxahaani waxay ku guuleystaan wax soo saarka korantada suurtagalka ah.
Dhacdadan ayaa sidoo kale laga heli karaa meydadka ay la kulmaan milicsiga qorraxda muddo dheer. Qaybaha siigada ee ka kooban dusha Dayaxa, marka ay si toos ah u helaan iftiinkan, waxaa lagu soo oogayaa tamar wanaagsan, tani waxaa mahad iska leh saameynta photons-ka. Jajabyadan yar yar, marka la isku dallaco, ayaa midba midka kale iska celinayaa, sidaas darteed kor u kacaya oo samaynaya jawi kacsan.
Dayax gacmeedyada dabiiciga ah waxay sidoo kale helayaan koronto togan waxayna buuxiyaan dusha sare ee iftiinka qoraxda, si kastaba ha ahaatee, gobolka ugu madow, waxaa lagu soo oogay tamar taban. Waa in la ogaadaa in ay lagama maarmaan tahay in la tixgeliyo dhacdadan ururinta tamarta.
Ugu dambayntii, daahfurka saamaynta korantada ee korantada waxa ay la timid horumar ay in muddo ah naga caawisay in aynu si cajiib ah u fahanno qaabka qoto dheer ee dunidu soo bandhigtay. Taa baddalkeeda, horumarkii dhaliyay saameyntiisa, waxay u tarjumaan horumarka tignoolajiyada ee soo socda:
- Gudbinta sawirada noole
- horumarka shineemada
- Telefishin
- Mashiino culus, oo loo isticmaalo hababka warshadaynta.
Aagga korantada, saameynta sawir-qaadista waxay ku guuleysataa natiijooyin cajiib ah, maadaama nalalka dadweynaha ay suurtogal tahay in la isticmaalo. Iyada oo la tixgelinayo in qaar badan oo ka mid ah mishiinnada hawshan fulinaya aysan u baahnayn in ay la socdaan ama ay kormeeraan shaqaale ama hawlwadeen kasta, sababtoo ah saameyntani waxay si toos ah u shidaysaa oo daminaysaa nalalka iftiiminaya waddooyinka ama waddooyinka meel kasta.
Shaki la'aan, saameyntani waa mid aad u adag in la fahmo, si kastaba ha ahaatee, daraasadaheedu waxay ahaayeen kuwo qoto dheer wakhtiyadii hore, iyada oo ay ugu mahadcelinayaan saynisyahano sameeyay waxyaabo xiiso leh oo la taaban karo, kuwaas oo si buuxda loo aqoonsaday heerka sayniska.