موجی ذراتی دوگنا مبادی

فوتولیک اثر، کروپٹن کا اثر اور بوہر کا اٹم مودل کے ساتھ ترقی کے ساتھ، روشنی یا عموماً تابش کو ذرات یا منسلک کوانٹا کے طور پر دیکھنے کا خیال عام ہونے لگا۔
تاہم، بہت قائمہ ہیجنز کا اصول اور یانگ کے ڈبل سلٹ کے تجربات کے نتائج نے واضح کردیا کہ روشنی موج ہے اور ذرات کا فلاؤ نہیں۔

ڈبل سلٹ سے گزرے ہوئے روشنی کے ذریعہ مشاہدہ کیے گئے تضادی الگنے کا منظر قطعاً روشنی کی موجیature nature کا نتیجہ تھا۔ یہ دوبارہ روشنی کی حیثیت کی تنازع کو پیدا کردیا۔ 1704 میں نیوٹن نے اپنے کارپسکولر نظریہ کے ذریعہ روشنی کی ذراتی حیثیت کا تجویز کیا تھا۔

دونوں نظریات میں سے کوئی بھی روشنی سے متعلق تمام ظواہر کو تشریح کرنے کے لائق نہیں تھا۔ اس لیے سائنسدانوں نے شروع کیا کہ روشنی کی دونوں موجی اور ذراتی حیثیت ہے۔ 1924 میں، ایک فرانسیسی طبیعیات دان لوئس ڈی برگلی نے ایک نظریہ پیش کیا۔ وہ تجویز کیا کہ یہ دنیا کے تمام ذرات کے ساتھ موجی حیثیت بھی جڑی ہوئی ہے، یعنی چاہے یہ ایک چھوٹا فوٹون ہو یا ایک بڑا فیل، ہر چیز کے ساتھ ایک جڑی ہوئی موج ہوتی ہے، یہ ایک مختلف بات ہے کہ موجی حیثیت نمایاں ہو یا نہ ہو۔ اس نے ہر مادے کو جس کا وزن m ہے اور زخم p ہے، ایک موج کی لمبائی عطا کی

جہاں h پلانک کا دائم ہے اور p = mv، v بدن کی رفتار ہے۔

اس لیے فیل کے بہت بڑے وزن کی وجہ سے اس کا بہت معنی دار زخم ہوتا ہے اور اس لیے ایک بہت چھوٹی موج کی لمبائی ہوتی ہے، جس کو ہم نہیں دیکھ سکتے۔ تاہم، الیکٹران جیسے چھوٹے ذرات کے بہت چھوٹا وزن ہوتا ہے اور اس لیے بہت نمایاں موج کی لمبائی یا موجی حیثیت ہوتی ہے۔ ڈی برگلی کا یہ نظریہ ہمیں بوہر کے اٹم مودل میں مداروں کی منفرد وجود کی تشریح کرنے میں مدد کرتا ہے۔ ایک الیکٹران ایک مدار میں موجود ہوگا اگر اس کی لمبائی اس کی قدرتی موج کی لمبائی کا عددی ضرب ہو، اگر یہ اپنی موج کی لمبائی کو مکمل نہ کر سکے تو اس مدار کا وجود نہیں ہوگا۔

ڈیوسسن اور گرمیر کے ذریعہ الیکٹران کی موجی حیثیت کو ثابت کرنے کے لیے کئے گئے تجربات اور الیکٹران کے ساتھ ڈبل سلٹ کو بمبار کرنے کے بعد حاصل کی گئی مشابہ تضادی الگنے نے ڈی برگلی کے مادے کی موجی نظریہ یا موج ذراتی دوہیت نظریہ کو مضبوط کیا۔

کروپٹن اثر

فوتولیک اثر میں، روشنی میں فوٹون کے طور پر کیلنڈر کی صورت میں دیوال پر چوتی ہوتی ہے۔ ایک فوٹون کی توانائی ایک الیکٹران کی کام کرنے کی توانائی کا حصہ ہوتی ہے اور اس کے علاوہ اخراج ہونے والے الیکٹران کو حرکی توانائی بھی فراہم کرتی ہے۔ ان فوٹون موجی روشنی کی ذراتی حیثیت ہوتی ہے۔ سر البرٹ آئینسٹائن نے تجویز کی تھی کہ روشنی بڑی تعداد میں توانائی کے پیکیج کا مجموعی اثر ہے جن کو فوٹون کہا جاتا ہے جہاں ہر فوٹون کی توانائی hf ہوتی ہے۔ جہاں h پلانک کا دائم ہے اور f روشنی کی فریکوئنسی ہے۔ یہ روشنی کی ذراتی حیثیت ہے۔ روشنی کی موجی یا دیگر الیکٹرومیگنیٹک موج کی ذراتی حیثیت کو کروپٹن اثر سے تشریح کیا جا سکتا ہے۔

اس تجربے میں، ایک X رے کی کیلنڈر جس کی فریکوئنسی fo اور لمبائی λo تھی، الیکٹران پر چوتی ہوئی۔ X رے کے چوتی کے بعد یہ پایا گیا کہ الیکٹران اور X رے دونوں مختلف زاویوں پر پھیل گئے۔ یہ ٹکر نیوٹن کے ذریعہ کیے گئے ذرات کی ٹکر کی طرح توانائی کے تحفظ کا اصول مانتا ہے۔ یہ پایا گیا کہ ٹکر کے بعد الیکٹران کسی خاص زاویہ پر تیز ہو گیا اور X رے کی کیلنڈر کسی دوسرے زاویہ پر پھیل گئی اور یہ بھی مشاہدہ کیا گیا کہ پھیل گئی کیلنڈر کی فریکوئنسی اور لمبائی مختلف ہے۔ کیونکہ فوٹون کی توانائی فریکوئنسی کے ساتھ بدل جاتی ہے، اس لیے یہ نتیجہ اخذ کیا گیا کہ X رے کی کیلنڈر ٹکر کے دوران توانائی کا نقصان ہوا ہے اور پھیل گئی کیلنڈر کی فریکوئنسی ہمیشہ X رے کی کیلنڈر کی فریکوئنسی سے کم ہوتی ہے۔ اس X رے یا اس کے فوٹون کی ٹکر سے ہونے والی توانائی کا نقصان الیکٹران کی تحریک کے لیے حرکی توانائی کا حصہ ہوتا ہے۔ یہ ٹکر X رے یا اس کے فوٹون اور الیکٹران کی ٹکر نیوٹن کے ذریعہ کیے گئے بیلبورڈ کے گیندوں کی طرح ہوتی ہے۔

فوٹون کی توانائی یہ ہوتی ہے

اس لیے فوٹون کا زخم ثابت کیا جا سکتا ہے

جو لکھا جا سکتا ہے،

معادلہ (1) سے یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ لمبائی λ کے ساتھ الیکٹرومیگنیٹک موج کے ساتھ فوٹون کا زخم p ہوگا۔
معادلہ (2) سے یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ زخم p کے ساتھ ذرہ کے ساتھ لمبائی λ جڑی ہوئی ہے۔ یعنی موج کی ذراتی خصوصیات ہوتی ہیں، ذرہ کی تحریک کے دوران موجی حیثیت بھی ظاہر کرتا ہے۔

جب ہم پہلے ہی کہ چکے ہیں، یہ نتیجہ پہلے ڈی برگلی نے اخذ کیا تھا اور اس لیے اسے ڈی برگلی کا افتراض کہا جاتا ہے۔ چلتے ہوئے ذرے کی موج کی لمبائی کو یوں ظاہر کیا جا سکتا ہے

جہاں p زخم ہے، h پلانک کا دائم ہے اور موج کی لمبائی λ کو ڈی برگلی کی لمبائی کہا جاتا ہے۔ ڈی برگلی نے تشریح کی کہ جب الیکٹران نیکلیس کے گرد گھومتے ہیں تو یہ اپنی ذراتی خصوصیات کے ساتھ موجی حیثیت بھی ظاہر کرتا ہے۔

ڈیوسسن اور گرمیر کا تجربہ

الیکٹران کی موجی حیثیت کو کئی مختلف طریقوں سے ثابت کیا جا سکتا ہے لیکن سب سے مقبول تجربہ 1927 میں ڈیوسسن اور گرمیر کا تھا۔ اس تجربے میں انہوں نے ایک تیز ہونے والے الیکٹران کی کیلنڈر استعمال کی جس نے عام طور پر نکل بلاک کی سطح پر چوتی کی۔ وہ الیکٹران کی کیلنڈر کے بعد پھیل گئے الیکٹران کا منظر مشاہدہ کرتے ہیں۔ انہوں نے اس مقصد کے لیے الیکٹرون کی کثافت کا مانیٹر استعمال کیا۔ اگرچہ یہ متوقع تھا کہ الیکٹران کی کیلنڈر کے بعد الیکٹران کسی خاص زاویہ پر پھیل گا لیکن حقیقی تجربے میں یہ پایا گیا کہ کچھ خاص زاویوں پر پھیل گئے الیکٹران کی کثافت زیادہ تھی۔ پھیل گئے الیکٹران کا یہ زاویہ وائر ڈسٹریبیوشن روشنی کی موجی حیثیت کے ساتھ مشابہ ہے۔ اس لیے یہ تجربہ الیکٹران کی موج ذراتی دوہیت کی موجودگی کو واضح طور پر ظاہر کرتا ہے۔ اسی اصول کو پروٹون اور نیوٹران کے لیے بھی لاگو کیا جا سکتا ہے۔

بیان: 原创内容，值得分享