Planck Sabiti (Kuantum)
Planck Sabiti (Planck’s Constant)
Merhaba bu blogdaki konuları ve daha fazlasını, yeni açtığım Youtube kanalında video olarak paylaşacağım. Dilerseniz kanalı inceleyebilir ve takip edebilirsiniz: https://www.youtube.com/c/diamondtema
«Planck sabiti oranı daha az veya fazla olsaydı; ya ufak bir ateş yeryüzünü kavurabilecek ya da Güneş kadar büyük bir ateş topu bile Dünya’yı ısıtamayacaktı.»
Planck sabiti, kuantum mekaniğinde aksiyonun temel birimi olarak düşünülebilecek bir sabittir. Adını fizikçi Max Planck’tan alır. Planck sabiti, modern fizikte en önemli iki sabitten biridir, diğeri ise ışığın hızıdır.
Max Planck, kuantum fiziğinin ilk kurucularından biridir. Onun ana katkısı, elektromanyetik ışımanın ayrı kuantalar içinde gerçekleştiği yönündeki teoremiyle, her bir kuantumun evrensel bir sabitle, her koşulda ve her referans noktasına göre sabit kalan fiziksel bir oran veya payla ilişkili olduğu yönündeki keşfiydi. Bugün, biz, kuantaları, herhangi bir periyodik veya dalgamsı bir süreçle, örneğin atomlardaki elektronların salınımları veya yörüngeleriyle ilişkilendiriyoruz.
Max Planck, 1900 yılında madde ile ışınım arasındaki dengeyi incelerken yayılan ışınımın sürekli şekilde değil de, şoklar-birimler şeklinde yayıldığını öne sürdü. O dönemde klasik olarak siyah cisim ışıması bilinmekteydi. Buna göre, ısıtılan herhangi bir cisim ışır. Akkor haline getirilen katı bir cisim, kimyasal bileşenlerinden bağımsız olarak her dalga boyunda ışınım yayar. Işınımın spektral dağılımı, cismin sıcaklığına ve frekansına bağlıdır. Yayılan ışınım enerjisi klasik fizik bakış açısı ile süreklidir. Bu 1900 yılına kadar olan kabul, Planck’ın çalışmaları ile değişti. Ama değişen sadece bu kabul olmadı, yeni bir fizik alanının, kuantum mekaniğin ortaya çıkmasını sağladı. Kuantum mekaniğinde farklı olarak, ışıma kesikli-ayrık birimler halinde salınıyordu. Bu salınımla da maddeden ışımaya ya da ışınımdan maddeye dönüş olabiliyordu. Planck, bu karşılıklı dönüşüm dengesini elde etmek için, h Planck katsayısını geliştirerek, kuantum mekaniğinin temel denklemini ortaya koydu: E=hv. Yani, yayılan enerji Planck sabiti ile ışıyan maddenin frekansının çarpımına eşittir.
Planck Hakkında
1900'da Max Planck’ın (1858–1947) fizikçilerin yıllardır üzerinde uğraştıkları bir problemin kabul edilebilir bir çözümünü bulmasıyla doğum sancıları başlamıştı. Isıtılan bir madde parçası kızdıkça ışıldamaya başlar. Daha yüksek sıcaklıklarda kızıl kor, sonunda da akkor haline gelir. Yüksek ısılarda böyle siyah cisimler tarafından ışınlar yayılır. Bu, “siyah cisim ışıması”dır. Planck, ışınımın büyüklüklerinin belli paketler halinde yayıldığını ileri sürmüştü. Enerjinin ayrı ayrı enerji paketleri halinde yayılması yeni bir düşünceydi. Planck, bu açıklamanın doğayı tanımlamada kullandığımız temel kavramları kökünden sarsacağından habersizdi. Böyle bir paketteki (kuantum) enerji miktarı ışınım frekansıyla doğru orantılıydı.
Denklem olarak şöyle yazılıyordu: E=hv=hc/λ.
Planck, gerek duyduğu sabiti de h ile gösterdi. Bu sabit daha sonra Planck sabiti olarak adlandırıldı ve ışık hızı ya da pi sayısı gibi doğanın bir değişmezi, Planck sabiti de keşfedilmiş oldu. Böylece kuantum dünyasının gizli perdesi iyice aralandı. Ardından, oyunun başlaması çok uzun zaman almadı. 1905'lerde ise Louis de Broglie, v frekansıyla salınım yapan bir parçacığa, bir “dalganın eşlik edeceğini” gösterdi. Planck sabitini içinde gördüğünüz bir denklem varsa mutlaka kuantum mekanikseldir. h sabiti, önemli evrensel sabitlerdendir ve değeri 6.626 0693(11)•10–34 J•s kadardır. Planck zamanı 10–43 saniyedir ve bu bir kronon olarak da adlandırılır. Planck uzunluğu, Planck zamanı ile ilişkilidir.
Planck sabiti, bir parçacığın enerjisinin frekansına olan oranıdır. Matematiksel olarak bu şöyle yazılır:
ħ = E/f
Dolayısıyla eğer bir parçacığın frekansı artarsa enerjisi de artar. Frekansı azalırsa enerjisi de azalır; ama Planck sabiti her zaman aynı kalır.
ħ= h/2π
ħ ’nin sabitliği Doppler kayması olarak bilinen etkide ortaya çıkmaktadır. Bu bir tren düdüğünün, tren yanımızdan geçerken sesinin azalması olarak belirmektedir; çünkü saniye başına düşen titreşim azalmaktadır. Eğer bir fotonun bir referans düzemlinde örneğin dünyada, yol aldığını ele alacak olursak, diğer düzlemdeki bir seyir noktasına göre fotonun görünür rengi referans düzlemlerini izafi hızlarına bağlı olacaktır. Referans düzlemleri birbirinden uzaklaşıyorsa algılanan renk daha kırmızı, birbirine yaklaşıyorsa daha mavi olacaktır. Algılanan frekans da aynı şekilde değişecektir. Ama Planck sabiti, rengin (enerjinin) frekansa oranı hep aynı kalacak, diğer türlü izafi olacak bir dünyada sabir bir referans noktası sağlayacaktır.
Burada E, bir paketin (fotonun) enerjisini; n, ışığın frekansını; ħ ise Doğa’nın yeni ve temel bir sabitini (Planck sabitini) gösteriyor. Kuantum sabiti de denen Planck sabiti (h)’nin sayısal değeri pek küçüktür (santimetre-gram- saniye birimlerinde on üzeri eksi yirmi yedi veya Joule. Saniye birimiyle 6.62630–34 ) 60 Watt’lık bir elektrik ampulü, saniyede on üzeri yirmi iki (1022) adet ışık fotonu yayar. Buna göre ışınım yayan, titreşen moleküller kesikli birimlere sahip olabilir. Planck’ın kuramındaki ana unsur, kuantlaşmış enerji düzeyleri gibi köklü bir varsayımdır. Moleküller, foton denen ışık enerjisinin kesikli birimleri cinsinden enerji yayar ya da soğurur. Onlar bunu,bir kuantum düzeyinden diğerine sıçrayarak yapar. Ardışık iki kuantum düzeyi arasında enerji farkı bir fotonun enerjisine karşılıktır.
Planck Sabiti değeri, Jul x saniye cinsinden;
h = 6.626 070 95(44) X 10–34 J · s
(ya da h = 6.626 0693(11) X 10–34 J · s) değerindedir.
Ayrıca ħ= h/2π sabitine de indirgenebilir.
Planck sabiti kuantum mekaniğinde etki edilen en küçük birimi temsil eder, diğer bir deyişle süreksizliğin birimidir. Kuantum mekaniğinde açısal momentumun x,y ve z bileşen operatörlerinin komutatörleri döndürme grubu SO3 ve ona homomorfik olan SU2 gruplarının Lie cebrini sağlar. Planck sabitinin en küçük etki birimi olduğu buradan da görülebilir.
[ Lx , Ly ] = iħLz
[ Ly , Lz ] = iħLx
[ Lz , Lx ] =iħLy
en genelinden eijk permütasyon sembolü olmak üzere
[ Li , Lj ] =eijkiħLk’dir.
https://www.facebook.com/diamondtemaofficial/notifications/
NOT: Bu yazı ve diğer yazılarım benden özel izin alınmadan ve kaynak belirtilmeden hiçbir ortamda kullanılamaz, kopyalanamaz, çoğaltılamaz ve paylaşılamaz. Benden özel izin almadan ve kaynak belirtmeden kullandığınız taktirde hakkınızda yasal işlem başlatılacaktır.
Kaynakça
Elektronlar ve Atomlar FZ 272 Bölüm 3; s.0–44 — 12/03/2007
National Geographic Belgeselleri: Kuantum, Big Bang ve Planck Zamanı
https://bilimfili.com/planckolcegi/
http://www.onlinefizik.com/planck-sabiti/
tr.wikipedia.org/wiki/Planck_sabiti
