তরঙ্গ-ণা দ্বৈত নীতি

আলোকচুম্বকীয় প্রভাব, ক্রম্পটনের প্রভাব এবং বোহরের পরমাণুর মডেল এর উন্নতির সাথে সাথে, আলো বা বস্তুত সাধারণভাবে বিকিরণ যে কণা বা বিচ্ছিন্ন কোয়ান্টা দিয়ে গঠিত হয়, এই ধারণাটি প্রচুর জনপ্রিয়তা অর্জন করছিল।
তবে, হাইগেনসের নীতি এবং ইয়াংের ডাবল স্লিট পরীক্ষণের ফলাফল খুব স্পষ্টভাবে দেখায় যে, আলো একটি তরঙ্গ এবং কণার প্রবাহ নয়।

ডাবল স্লিট দিয়ে আলো পাঠানোর মাধ্যমে পর্যবেক্ষিত আকর্ষণীয় ইন্টারফেরেন্স প্যাটার্ন নিশ্চিতভাবে আলোর তরঙ্গ প্রকৃতির ফলাফল। এটি আবার আলোর প্রকৃতি সম্পর্কে বিতর্ক তৈরি করে। ১৭০৪ সালে নিউটন তার কর্পাসকুলার তত্ত্ব দ্বারা আলোর কণা প্রকৃতি প্রস্তাব করেছিলেন।

উভয় তত্ত্বই আলো সম্পর্কিত সমস্ত ঘটনার ব্যাখ্যা করতে যথেষ্ট ছিল না। তাই বিজ্ঞানীরা আলোর তরঙ্গ এবং কণা উভয় প্রকৃতির সিদ্ধান্ত নিতে শুরু করেন। ১৯২৪ সালে, ফরাসি পদার্থবিজ্ঞানী লুই দ্য ব্রোগ্লি একটি তত্ত্ব প্রস্তাব করেন। তিনি প্রস্তাব করেছিলেন যে, এই বিশ্বের সব কণার তরঙ্গ প্রকৃতি রয়েছে, অর্থাৎ এই বিশ্বের ছোট ফোটন থেকে বড় হাতি পর্যন্ত সবকিছুর একটি সাথে তরঙ্গ রয়েছে, যদিও তরঙ্গ প্রকৃতি লক্ষ্য করা যায় বা না যায়। তিনি প্রতিটি বস্তুর জন্য একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্ধারণ করেন যার ভর m এবং ভরবেগ p হল

যেখানে, h হল প্লাঙ্ক ধ্রুবক এবং p = mv, v হল বস্তুর গতিবেগ।

তাই হাতির বিশাল ভরের কারণে এর খুব বেশি ভরবেগ এবং ফলে খুব ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য থাকে, যা আমরা লক্ষ্য করতে পারি না। তবে ইলেকট্রন এবং অন্যান্য ছোট কণার খুব ছোট ভর থাকে এবং ফলে খুব লক্ষ্যণীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্য বা তরঙ্গ প্রকৃতি থাকে। দ্য ব্রোগ্লির এই তত্ত্ব বোহরের পরমাণুর মডেলে কক্ষপথের বিচ্ছিন্ন অস্তিত্বও ব্যাখ্যা করে। একটি ইলেকট্রন একটি কক্ষপথে থাকবে যদি তার দৈর্ঘ্য তার প্রাকৃতিক তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পূর্ণসংখ্যা গুণ হয়, যদি তা তার তরঙ্গদৈর্ঘ্য সম্পূর্ণ করতে না পারে তবে সেই কক্ষপথ থাকবে না।

ডেভিসন এবং গারমার দ্বারা একটি ক্রিস্টাল থেকে ইলেকট্রনের ডিফ্র্যাকশন এবং ডাবল স্লিট দিয়ে ইলেকট্রন বোমার্ডমেন্টের মাধ্যমে প্রাপ্ত একটি অনুরূপ ইন্টারফেরেন্স প্যাটার্ন দ্য ব্রোগ্লির বস্তু তরঙ্গ তত্ত্ব বা তরঙ্গ-কণা দ্বৈত তত্ত্বকে দৃঢ় করেছিল।

কম্পটন প্রভাব

আলোকচুম্বকীয় প্রভাবে, আলো ফোটন নামক কণার আকারে একটি ধাতুর উপর পড়ে। একটি ফোটনের শক্তি একটি ইলেকট্রনের কাজের ফাংশন শক্তি এবং সেই ইমিটেড ইলেকট্রনের গতিশক্তি প্রদান করে। এই ফোটনগুলি আলোর তরঙ্গের কণা মতো আচরণ করে। স্যার আলবার্ট আইনস্টাইন প্রস্তাব করেছিলেন যে, আলো হল ফোটন নামক শক্তি প্যাকেটের বিশাল সংখ্যক সংগ্রহ, যেখানে প্রতিটি ফোটনের শক্তি hf। যেখানে h হল প্লাঙ্ক ধ্রুবক এবং f হল আলোর কম্পাঙ্ক। এটি আলোর তরঙ্গের কণা মতো আচরণ। আলোর তরঙ্গ বা অন্যান্য তরঙ্গের কণা মতো আচরণ কম্পটন প্রভাব দ্বারা ব্যাখ্যা করা যায়।

এই পরীক্ষণে, একটি এক্স-রে বিম fo এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য λo একটি ইলেকট্রনের উপর পড়ে। প্রাপ্ত এক্স-রে দ্বারা ইলেকট্রন আঘাত করার পর, দেখা গেছে যে, ইলেকট্রন এবং প্রাপ্ত এক্স-রে উভয়ই প্রাপ্ত এক্স-রের অক্ষের সাপেক্ষে দুটি ভিন্ন কোণে বিক্ষিপ্ত হয়। এই ধাক্কা নিউটনের কণার মতো শক্তির সংরক্ষণ নীতি মেনে চলে। দেখা গেছে যে, ধাক্কার পর ইলেকট্রন একটি নির্দিষ্ট দিকে ত্বরান্বিত হয় এবং প্রাপ্ত এক্স-রে অন্য দিকে বিক্ষিপ্ত হয় এবং দেখা গেছে যে, বিক্ষিপ্ত রশ্মির কম্পাঙ্ক এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রাপ্ত এক্স-রের থেকে ভিন্ন। যেহেতু ফোটনের শক্তি কম্পাঙ্কের সাথে পরিবর্তিত হয়, তাই সিদ্ধান্ত নেওয়া যায় যে, প্রাপ্ত এক্স-রে ধাক্কার সময় শক্তি হারায় এবং বিক্ষিপ্ত রশ্মির কম্পাঙ্ক প্রাপ্ত এক্স-রের চেয়ে সবসময় কম। এই এক্স-রে ফোটনের হারানো শক্তি ইলেকট্রনের গতিশক্তির জন্য অবদান রাখে। এই এক্স-রে বা তার ফোটন এবং ইলেকট্রনের ধাক্কা নিউটনের কণার মতো, যেমন বিলিয়ার্ড বলের মতো।

ফোটনের শক্তি দেওয়া হয়

অতএব, ফোটনের ভরবেগ প্রমাণ করা যায়

যা লেখা যায়,

সমীকরণ (1) থেকে সিদ্ধান্ত নেওয়া যায় যে, λ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি তরঙ্গ প্রতিটি ফোটনের ভরবেগ p থাকবে।
সমীকরণ (2) থেকে সিদ্ধান্ত নেওয়া যায় যে, p ভরবেগের একটি কণা λ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে সম্পর্কিত। অর্থাৎ, তরঙ্গ কণা মতো বৈশিষ্ট্য রাখে, কণা গতিতে তরঙ্গ মতো আচরণ করে।

যেমন আমরা আগেই বলেছি, এই সিদ্ধান্ত প্রথম দ্য ব্রোগ্লি দ্বারা টানা হয়েছিল এবং তাই এটি দ্য ব্রোগ্লি হাইপোথ