1924 সালে, তরুণ ফরাসি তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানী লুই ডি ব্রগলি বৈজ্ঞানিক সঞ্চালনে পদার্থ তরঙ্গের ধারণাটি চালু করেছিলেন। এই সাহসী তাত্ত্বিক অনুমানটি তরঙ্গ-কণা দ্বৈততার (দ্বৈততা) সম্পত্তিকে পদার্থের সমস্ত প্রকাশে প্রসারিত করেছে - কেবল বিকিরণ নয়, বস্তুর যে কোনও কণাতেও। এবং যদিও আধুনিক কোয়ান্টাম তত্ত্ব "পদার্থের তরঙ্গ" অনুমানের লেখকের চেয়ে ভিন্নভাবে বোঝে, বস্তুকণার সাথে যুক্ত এই ভৌত ঘটনাটি তার নাম বহন করে - ডি ব্রোগলি তরঙ্গ৷
ধারণার জন্মের ইতিহাস
1913 সালে এন. বোহর দ্বারা প্রস্তাবিত পরমাণুর সেমিক্লাসিক্যাল মডেলটি দুটি অনুমানের উপর ভিত্তি করে ছিল:
- একটি পরমাণুর মধ্যে একটি ইলেক্ট্রনের কৌণিক ভরবেগ (মোমেন্টাম) কিছুই হতে পারে না। এটি সর্বদা nh/2π-এর সমানুপাতিক, যেখানে n হল 1 থেকে শুরু হওয়া যেকোনো পূর্ণসংখ্যা, এবং h হল প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক, সূত্রে যার উপস্থিতি স্পষ্টভাবে নির্দেশ করে যে কণাটির কৌণিক ভরবেগপরিমাপ ফলস্বরূপ, পরমাণুতে অনুমোদিত কক্ষপথের একটি সেট রয়েছে, যার সাথে শুধুমাত্র ইলেক্ট্রন চলাচল করতে পারে এবং, তাদের উপর অবস্থান করে, এটি বিকিরণ করে না, অর্থাৎ শক্তি হারায় না।
- একটি পারমাণবিক ইলেকট্রন দ্বারা নির্গমন বা শক্তির শোষণ এক কক্ষপথ থেকে অন্য কক্ষপথে স্থানান্তরের সময় ঘটে এবং এর পরিমাণ এই কক্ষপথের সাথে সম্পর্কিত শক্তির পার্থক্যের সমান। যেহেতু অনুমোদিত কক্ষপথের মধ্যে কোনো মধ্যবর্তী অবস্থা নেই, তাই বিকিরণও কঠোরভাবে পরিমাপ করা হয়। এর ফ্রিকোয়েন্সি হল (E1 – E2)/h, এটি সরাসরি E=hν এর জন্য প্ল্যাঙ্ক সূত্র থেকে অনুসরণ করে।
সুতরাং, বোহরের পরমাণুর মডেল ইলেকট্রনকে কক্ষপথে বিকিরণ করতে এবং কক্ষপথের মধ্যে থাকা থেকে "নিষিদ্ধ" করেছিল, কিন্তু এর গতিবিধি ক্লাসিকভাবে বিবেচনা করা হয়েছিল, যেমন সূর্যের চারপাশে একটি গ্রহের বিপ্লব। ডি ব্রোগলি এই প্রশ্নের উত্তর খুঁজছিলেন কেন ইলেক্ট্রন এটির মতো আচরণ করে। একটি প্রাকৃতিক উপায়ে গ্রহণযোগ্য কক্ষপথের উপস্থিতি ব্যাখ্যা করা কি সম্ভব? তিনি পরামর্শ দেন যে ইলেক্ট্রনকে অবশ্যই কিছু তরঙ্গের সাথে থাকতে হবে। এটি এর উপস্থিতি যা কণাটিকে শুধুমাত্র সেই কক্ষপথগুলিকে "পছন্দ" করে তোলে যেখানে এই তরঙ্গটি পূর্ণসংখ্যার সংখ্যায় ফিট করে। বোহর দ্বারা নির্ধারিত সূত্রে এটি ছিল পূর্ণসংখ্যা সহগের অর্থ।
এটি অনুমান থেকে অনুসরণ করা হয়েছে যে ডি ব্রোগলি ইলেক্ট্রন তরঙ্গ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক নয়, এবং তরঙ্গের পরামিতিগুলি পদার্থের যে কোনও কণার বৈশিষ্ট্যযুক্ত হওয়া উচিত, এবং শুধুমাত্র পরমাণুর ইলেকট্রন নয়৷
একটি কণার সাথে যুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য গণনা করা
তরুণ বিজ্ঞানী একটি অত্যন্ত আকর্ষণীয় অনুপাত পেয়েছেন, যা অনুমতি দেয়এই তরঙ্গ বৈশিষ্ট্যগুলি নির্ধারণ করুন। পরিমাণগত ডি Broglie তরঙ্গ কি? এর গণনার সূত্রটির একটি সহজ রূপ রয়েছে: λ=h/p। এখানে λ হল তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং p হল কণার ভরবেগ। অ-আপেক্ষিক কণার জন্য, এই অনুপাতটিকে λ=h/mv হিসাবে লেখা যেতে পারে, যেখানে m ভর এবং v হল কণার বেগ।
এই সূত্রটি কেন বিশেষ আগ্রহের তা এর মান থেকে দেখা যায়। ডি ব্রোগলি পদার্থের কর্ণপাসকুলার এবং তরঙ্গ বৈশিষ্ট্য - ভরবেগ এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য এক অনুপাতে একত্রিত করতে সক্ষম হন। এবং প্লাঙ্ক ধ্রুবক তাদের সংযোগ করে (এর মান প্রায় 6.626 × 10-27 erg∙s বা 6.626 × 10-34 J∙ c) সেট যে স্কেলে পদার্থের তরঙ্গ বৈশিষ্ট্য দেখা যায়।
মাইক্রো- এবং ম্যাক্রোওয়ার্ল্ডে "পদার্থের তরঙ্গ"
সুতরাং, একটি ভৌত বস্তুর ভরবেগ (ভর, গতি) যত বেশি হবে, তার সাথে যুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্য তত কম হবে। এই কারণেই ম্যাক্রোস্কোপিক দেহগুলি তাদের প্রকৃতির তরঙ্গ উপাদান দেখায় না। একটি দৃষ্টান্ত হিসাবে, এটি বিভিন্ন স্কেলের বস্তুর জন্য ডি ব্রোগলি তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ধারণের জন্য যথেষ্ট হবে৷
- পৃথিবী। আমাদের গ্রহের ভর প্রায় 6×1024 kg, সূর্যের সাপেক্ষে কক্ষপথের গতি 3×104 m/s. এই মানগুলিকে সূত্রে প্রতিস্থাপন করলে, আমরা পাই (প্রায়): 6, 6 × 10-34/(6 × 1024 ×3 × 10 4)=3.6 × 10-63 মি। এটি দেখা যায় যে "পৃথিবী তরঙ্গ" এর দৈর্ঘ্য একটি অদৃশ্যভাবে ছোট মান. এমনকি এর নিবন্ধনের কোনো সম্ভাবনা নেইদূরবর্তী তাত্ত্বিক প্রাঙ্গণ।
- একটি ব্যাকটেরিয়া যার ওজন প্রায় 10-11 কেজি, প্রায় 10-4 মি/সেকেন্ড গতিতে চলে। অনুরূপ গণনা করার পরে, কেউ খুঁজে পেতে পারেন যে ক্ষুদ্রতম জীবের একটির ডি ব্রোগলি তরঙ্গের দৈর্ঘ্য 10-19 মি - এটি সনাক্ত করাও খুব ছোট।.
- একটি ইলেকট্রন যার ভর 9.1 × 10-31 kg। একটি ইলেকট্রনকে 1 V এর সম্ভাব্য পার্থক্য দ্বারা 106 মি/সেকেন্ড গতিতে ত্বরান্বিত করা যাক। তাহলে ইলেক্ট্রন তরঙ্গের তরঙ্গদৈর্ঘ্য হবে আনুমানিক 7 × 10-10 মি, বা 0.7 ন্যানোমিটার, যা এক্স-রে তরঙ্গের দৈর্ঘ্যের সাথে তুলনীয় এবং নিবন্ধনের জন্য বেশ উপযুক্ত৷
অন্যান্য কণার মতো ইলেক্ট্রনের ভর এতই ছোট, অদৃশ্য যে তাদের প্রকৃতির অন্য দিকটি লক্ষণীয় হয়ে ওঠে - তরঙ্গের মতো।
স্প্রেড রেট
তরঙ্গের ফেজ এবং গ্রুপ বেগের মতো ধারণাগুলির মধ্যে পার্থক্য করুন। ডি ব্রোগলি তরঙ্গের জন্য ফেজ (অভিন্ন পর্যায়গুলির পৃষ্ঠের চলাচলের গতি) আলোর গতিকে ছাড়িয়ে যায়। যাইহোক, এই বাস্তবতার মানে আপেক্ষিকতা তত্ত্বের সাথে দ্বন্দ্ব বোঝায় না, যেহেতু পর্যায়টি এমন একটি বস্তু নয় যার মাধ্যমে তথ্য প্রেরণ করা যেতে পারে, তাই এই ক্ষেত্রে কার্যকারণ নীতি কোনোভাবেই লঙ্ঘন করা হয় না।
দলের গতি আলোর গতির চেয়ে কম, এটি বিচ্ছুরণের কারণে গঠিত অনেক তরঙ্গের একটি সুপারপজিশনের (সুপারপজিশন) চলাচলের সাথে জড়িত এবং তিনিই ইলেক্ট্রন বা অন্য যে কোনও গতিকে প্রতিফলিত করেন। যে কণার সাথে তরঙ্গ যুক্ত।
পরীক্ষামূলক আবিষ্কার
ডি ব্রোগলি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মাত্রা পদার্থবিদদের পদার্থের তরঙ্গ বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে অনুমান নিশ্চিত করে পরীক্ষা চালানোর অনুমতি দেয়। ইলেকট্রন তরঙ্গ বাস্তব কিনা এই প্রশ্নের উত্তর এই কণাগুলির একটি প্রবাহের বিবর্তন সনাক্ত করার জন্য একটি পরীক্ষা হতে পারে। ইলেকট্রনের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি এক্স-রেগুলির জন্য, সাধারণ বিচ্ছুরণ গ্রেটিং উপযুক্ত নয় - এর সময়কাল (অর্থাৎ, স্ট্রোকের মধ্যে দূরত্ব) খুব বড়। স্ফটিক জালির পারমাণবিক নোডগুলির একটি উপযুক্ত পিরিয়ড সাইজ আছে৷
ইতিমধ্যে 1927 সালে, কে. ডেভিসন এবং এল. জার্মার ইলেক্ট্রন বিচ্ছুরণ সনাক্ত করার জন্য একটি পরীক্ষা সেট করেছিলেন। একটি নিকেল একক স্ফটিক একটি প্রতিফলিত ঝাঁঝরি হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল এবং একটি গ্যালভানোমিটার ব্যবহার করে বিভিন্ন কোণে ইলেক্ট্রন বিমের বিক্ষিপ্ততার তীব্রতা রেকর্ড করা হয়েছিল। বিক্ষিপ্ততার প্রকৃতি একটি স্পষ্ট বিচ্ছুরণ প্যাটার্ন প্রকাশ করেছে, যা ডি ব্রগলির অনুমানকে নিশ্চিত করেছে। ডেভিসন এবং জার্মার থেকে স্বাধীনভাবে, জে পি থমসন পরীক্ষামূলকভাবে একই বছরে ইলেক্ট্রন বিচ্ছুরণ আবিষ্কার করেন। কিছুটা পরে, প্রোটন, নিউট্রন এবং পারমাণবিক রশ্মির জন্য ডিফ্র্যাকশন প্যাটার্নের উপস্থিতি প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল।
1949 সালে, ভি. ফ্যাব্রিক্যান্টের নেতৃত্বে সোভিয়েত পদার্থবিদদের একটি দল একটি রশ্মি নয়, বরং পৃথক ইলেকট্রন ব্যবহার করে একটি সফল পরীক্ষা চালায়, যা অকাট্যভাবে প্রমাণ করা সম্ভব করেছিল যে বিচ্ছুরণ কণার যৌথ আচরণের কোনো প্রভাব নয়।, এবং তরঙ্গ বৈশিষ্ট্যগুলি ইলেক্ট্রনের অন্তর্গত।
"পদার্থের তরঙ্গ" সম্পর্কে ধারণার বিকাশ
এল. ডি ব্রগলি নিজেই তরঙ্গটিকে কল্পনা করেছিলেনএকটি বাস্তব ভৌত বস্তু, একটি কণার সাথে অবিচ্ছেদ্যভাবে সংযুক্ত এবং এর গতিবিধি নিয়ন্ত্রণ করে এবং এটিকে "পাইলট ওয়েভ" বলে। যাইহোক, ধ্রুপদী ট্র্যাজেক্টোরি সহ কণাকে বস্তু হিসাবে বিবেচনা করার সময়, তিনি এই ধরনের তরঙ্গের প্রকৃতি সম্পর্কে কিছু বলতে অক্ষম ছিলেন।
ডি ব্রগলির ধারণার বিকাশ করে, ই. শ্রোডিঙ্গার বস্তুর একটি সম্পূর্ণ তরঙ্গ প্রকৃতির ধারণাটি নিয়ে এসেছিলেন, আসলে, এর দেহের দিকটিকে উপেক্ষা করে। শ্রোডিঙ্গার বোঝার যে কোনও কণা এক ধরণের কমপ্যাক্ট ওয়েভ প্যাকেট এবং এর বেশি কিছু নয়। এই পদ্ধতির সমস্যা ছিল, বিশেষ করে, এই ধরনের তরঙ্গ প্যাকেটের দ্রুত ছড়িয়ে পড়ার সুপরিচিত ঘটনা। একই সময়ে, একটি ইলেক্ট্রনের মতো কণাগুলি বেশ স্থিতিশীল এবং স্থানের উপর "স্মিয়ার" করে না৷
XX শতাব্দীর 20-এর দশকের মাঝামাঝি উত্তপ্ত আলোচনার সময়, কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান এমন একটি পদ্ধতির বিকাশ করেছিল যা পদার্থের বর্ণনায় কর্ণপাসকুলার এবং তরঙ্গের প্যাটার্নগুলির সমন্বয় সাধন করে। তাত্ত্বিকভাবে, এটি এম. বর্ন দ্বারা প্রমাণিত হয়েছিল, এবং এর সারমর্মটি নিম্নরূপ কয়েকটি শব্দে প্রকাশ করা যেতে পারে: ডি ব্রোগলি তরঙ্গ সময়ের কোনো এক সময়ে একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে একটি কণা খুঁজে পাওয়ার সম্ভাবনার বিতরণকে প্রতিফলিত করে। তাই একে সম্ভাব্যতা তরঙ্গও বলা হয়। গাণিতিকভাবে, এটি শ্রোডিঙ্গার তরঙ্গ ফাংশন দ্বারা বর্ণনা করা হয়েছে, যার সমাধান এই তরঙ্গের প্রশস্ততার মাত্রা পাওয়া সম্ভব করে তোলে। প্রশস্ততার মডুলাসের বর্গ সম্ভাব্যতা নির্ধারণ করে।
ডি ব্রগলির তরঙ্গ অনুমানের মান
সম্ভাব্য পদ্ধতি, 1927 সালে এন. বোহর এবং ডব্লিউ হাইজেনবার্গ দ্বারা উন্নত, গঠিত হয়েছিলতথাকথিত কোপেনহেগেন ব্যাখ্যার ভিত্তি, যা অত্যন্ত ফলপ্রসূ হয়ে উঠেছিল, যদিও এটির গ্রহণ বিজ্ঞানকে দেওয়া হয়েছিল ভিজ্যুয়াল-যান্ত্রিক, রূপক মডেলগুলি পরিত্যাগ করার মূল্যে। বিখ্যাত "পরিমাপের সমস্যা" এর মতো বহু বিতর্কিত বিষয়ের উপস্থিতি সত্ত্বেও, কোয়ান্টাম তত্ত্বের আরও বিকাশ তার অসংখ্য প্রয়োগের সাথে কোপেনহেগেন ব্যাখ্যার সাথে জড়িত।
এদিকে, এটি মনে রাখা উচিত যে আধুনিক কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের অবিসংবাদিত সাফল্যের ভিত্তিগুলির মধ্যে একটি ছিল ডি ব্রগলির উজ্জ্বল অনুমান, প্রায় এক শতাব্দী আগে "পদার্থ তরঙ্গ" সম্পর্কে একটি তাত্ত্বিক অন্তর্দৃষ্টি। মূল ব্যাখ্যার পরিবর্তন সত্ত্বেও এর সারমর্ম অনস্বীকার্য রয়ে গেছে: সমস্ত বস্তুর একটি দ্বৈত প্রকৃতি রয়েছে, যার বিভিন্ন দিক, সর্বদা একে অপরের থেকে পৃথকভাবে প্রদর্শিত হয়, তবুও ঘনিষ্ঠভাবে পরস্পর সংযুক্ত।
