*ओळख क्वांटम मेकॅनिक्स ची* (भाग ३)

फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट-

   आधी हेनरीच हर्ट्झ, फिलीप लेनॉर्ड यांनी, नंतर मॅक्स प्लँक आणि मग अल्बर्ट आईनस्टाईन ह्यांनी एक प्रयोग केला. १८८७ साली हर्ट्झ ने हा परिणाम(इफेक्ट) प्रथम पाहिला.  हा प्रयोग असा आहे की-

जेव्हा आपण एका कोणत्याही धातूच्या पृष्ठभागावर प्रकाश टाकला तर त्या पृष्ठभागावरचे इलेक्ट्रॉन(पृष्ठभागावर असलेल्या अणूंमधल्या सर्वात बाहेरच्या ऑर्बिटमधील इलेक्ट्रॉन) तेथून मुक्त होऊन बाहेर पडतात. वर वर पाहता यामध्ये फारसं काही विशेष वाटत नाही, पण जेव्हा आपण फिजिक्स च्या माणसाच्या नजरेतून बघतो तेव्हा काही निराळ्या गोष्टी समोर येतात. बारकाईने बघितलं तर असं समजतं की आपण एका विशिष्ट इंटेन्सिटीचा आणि एका विशिष्ट फ्रिक्वेन्सीपेक्षा जास्त फ्रिक्वेन्सीचा( वारंवारतेचा) प्रकाश त्या धातूच्या पृष्ठभागावर सोडला तरच इलेक्ट्रॉन हे मुक्त(एमिट) होतात.त्या धातूच्या पृष्ठभागावर पडणाऱ्या प्रकाशकिरणांची वारंवारता/फ्रिक्वेन्सी जेवढी जास्त तेवढ्या जास्त उर्जेचे इलेक्ट्रॉन कण मुक्त होतात. ही संपूर्ण प्रक्रिया म्हणजेच प्रकाश त्या पृष्ठभागावर पडून त्यामुळे इलेक्ट्रॉन मुक्त होणं ही प्रक्रिया अगदी इंस्टंटेनियस म्हणजेच अगदी क्षणार्धात विनाविलंब घडून येते.

यामध्ये एक अडचण अशी जाणवली की आपण प्रकाश हा लहरींचा बनलेला आहे असं मानलं तेव्हा हा फोटोइलेक्ट्रिक परिणाम सिद्ध करता येत नव्हता, कारण इलेक्ट्रॉन वर आदळणारी लहर ही अशी क्षणार्धात आपली सर्व उर्जा आणि गती त्या इलेक्ट्रॉन ला देते आणि इलेक्ट्रॉन बाहेर पडतो असं कल्पना करूनही सिद्ध करता येत नव्हतं. त्यामुळे आईन्स्टाईन ने जेव्हा याचा अभ्यास करून यावर शोधनिबंध लिहिला तेव्हा त्याने त्यात प्रकाशाला कण मानून हा परिणाम सिद्ध केला होता. जेव्हा आपण प्रकाश ह कण आहे असं गृहीत धरून या परिणामाकडे बघतो तेव्हा लक्षात येतं की प्रकाश कण धातूवर पडून त्यांनी आपली उर्जा इलेक्ट्रॉन ला देऊन इलेक्ट्रॉन क्षणार्धात मुक्त होणे ही प्रक्रिया सहज घडून येऊ शकते. त्याचमुळे असे सद्ध झाले की हा प्रयोग प्रकाशाला लहर न मानता कण मानले तर सिद्ध करता येतो परंतु जर लहर मानले तर हा प्रयोग/ परिणाम सिद्ध होत नाही.

हा झाला आईनस्टाईन च्या संशोधनाचा भाग. त्याने ‘लाईट क्वांटम अँड फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट’ या शीर्षकाचा शोधनिबंध १९०५ साली सादर केला ज्याला १९२१ सालचं नोबेल पारितोषिक मिळालं( खरं तर आईनस्टाईन ची शिफारस नोबेल समितीकडे त्याच्या सापेक्षतावादाच्या सिद्धांतामुळे आणि त्या सिद्धांताला मिळालेल्या प्रसिद्धीमुळे केली गेली होती परंतु तो काळ असा होता की सापेक्षतावादाचा सिद्धांत कोणालाच कळला नव्हता त्यामुळे आईनस्टाईन ला नोबेल तर द्यायचं होतं पण जो विषय मुळात परीक्षकांनाच समजला नाही त्यावर ते तरी कसा काय निर्णय देणार. शेवटी तोडगा निघाला आणि आईन्स्टाईन च्या फोटोइलेक्ट्रिकइफेक्ट च्या संशोधनाला नोबेल पारितोषिक दिलं गेलं, अर्थात त्याचं यातलं कामही काही कमी नव्हतं).

त्यामुळेच प्रकाश हा कणांपासूनही बनलेला असतो असं सिद्ध झालं.

क्रमशः

-पुष्कराज घाटगे