Fizik
teorilerine baktığımızda kuantum mekanik teori,molekül, atom, çekirdek,
temel parçacıklar ve kuarklar gibi küçük kütleli cisimlerle ilgilenmektedir
Örneğin elektron, proton, mezonlar, vb., gibi sayıları yaklaşık 300 civarında
olan tüm temel parçacıklar kuantum teorisi ile incelenir. Çevremizdeki
maddeler bu temel parçacıkların bir araya gelmesinden oluşur,
Temel parçacıklar bir araya gelirken enerji, kütle, yük, momentum
gibi bazı kavramların korunmasını sağlar. Enerji ile kütle Einstein'in
E=mc2 formülü ile bağlantılı olduğu için Enerji=Kütle 'dir.
Kuantum teorisi küçük kütleli parçacıklarla ilgilendği gibi bu parçaların
anti parçacıklarıylada ilgilenir. Doğada yaklaşık 300 parçacık vardır
ve bunların anti parçacığıda mevcuttur. Bir parçacık ile anti-parçacık
birleşirse parçacıkların kütlesi enerjiye dönüşür.
20. yüzyılın başlarında fizik çok hızlı gelişmeler sağlamıştır, o kadar gelişmiştirki 1930 larda bu geliştirilen buluşları birleştirilmesi gereği duyulmuştur, bu yeni geliştirilen teoriye ise kuantum mekanik teorisi adı verilmiştir. Bu teoriyi oluşturan buluşlar;
1895 de X-ışınlarının keşfi
1904 de "Foton", Einstein
1905 de Fotoelektrik olay, Einstein
1905 de Özel Rölativite Teorisi, Einstein
1909 da Çekirdekli Atom, Rutherford
1913 de Bohr Atom Modeli
1915 de Genel Rölativite Teorisi, Einstein
1919 da Proton Rutherford
1922 de Compton olayı
1926 da Schrödinger Dalga Denklemi
1927 de Heisenberg Belirsizlik İlkeleri
1927 de Parçacık kırınımı, Davisson-Germer.P. Thomson
Yukarıda yazılan teoriler Kuantum Mekanik Teorisini oluşturan bir kaç buluştur ve bu teoriye katkısı büyük olan Einstein birden fazla ve önemini koruyan buluşları ile katılmıştır.
Hem ışık hem de ısı, elektromanyetik ışınım olarak bilinen enerjinin farklı şekilleridir. Elektromanyetik ışınımın tüm farklı şekilleri, uzayda enerji dalgaları şeklinde hareket ederler. Bu, bir gölün üzerine atılan taşların oluşturduğu dalgalara benzetilebilir. Ve nasıl bir göldeki dalgaların farklı boyları olabiliyorsa, elektromanyetik ışınımın da farklı dalga boyları olur. Bizler Güneş'i görünür dalga boyundaki enerjisini görüyoruz, Güneş'ten çıkan ışınların %41 görünür ışık dalga boyunda, diğer yüzdelik kısım ise değişik dalga boylarında enerji yayar.
Şekilde dalga boyu ışık hızı ile doğru, frekans ile ters orantılıdır.
Işığı araştıran bilim adamları iki farklı model ortaya sürerek savunmuşlardır.Bir çok bilim adamı ışığı dalga modeli ile dağıldığını, farklı bilim adamları ise ışığı tanecik modeli ile yayıldığı modelini ortaya sürmüştür, fakat dalga modeli tanecik modelinden önce düşünülen bir modeldir.Dalga modelini bulan Hollanda'lı fizikçi Huygens 'tir. Huygens ışık kaynaklarının çok yüksek frekanslı titreşimler meydana getirdiğini ve bu titreşimlerin, saydam ortamlarda dalgalar halinde yayıldığını ileri sürdü. Dalga teorisini destekleyen İngiliz Fizikçi Young ve Fransız Fizikçi Fresnel'in yaptığı deneyler dalga modelini destekliyordu fakat Newton denklemleri ile açıklanamıyordu.Young'ın deneyi ışıkta girişim ve Fresnel'in deneyi ışıkta girişim ve polarizasyon deneyleriydi.
Tanecik modeline göre de ışık, taneciklerden oluşaktadır ve bu taneciklere de foton adı verilmiştir.
Bir cisim yatay olarak atılınca parabolik bir eğri çizer, cismin hızı arttıkça izlediği yol düzlem halini alır. Foton bir enerji paketidir ve bir düzleme çarptığında gelme açısı ile yansıma açısı eşittir.Foton bir çok düzlemde soğrulur veya yansıma ile yansıtılır.
Foton kavramı 1904 yılında Einstein tarafından duyuruldu. Foton ışık paketi veya yumağı olarak adlandırılır, daha geniş anlamda foton elektromanyetik dalga paketi demektir. Fotonun iç yapısı manyetik yelpazeden oluşmaktadır. Bir fotonun enerji miktarı yukarıda gösterilmektedir.
Elektromanyetik dalgalar spektrumunda bölgeler arasında kesin sınır yoktur. Yani sınır bölgesindeki bir ışın her iki bölgeye aitmiş gibi düşünülebilir, fakat görünür bölgede oldukça kesin sınırlardan söz edebiliriz. Görünür bölgedeki renkler, gökkuşağından bildiğimiz kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert, mor şeklindedir.
Bir ışık tanisi olan foton için durgun veya hareketli kütle söz konusu değildir. A ncak fotonun kütlesine karşılık gelen bir kütleden söz edebiliriz.
Buna göre rölativite teorisinden ;
yukarıda ki formül fotona uygulandığında m=0/0 gibi bir belirsizlik olduğu görülür. Ancak
formülleri yardımı ile foton enerjisine
ile belirli bir kütlenin karşılık geleceğinden söz edilebilir. Yine rölativite teorisinin, rölativistik parçacıkları için verdiği
formülünü fotonlara uygularsak, son terim ortadan kalkar ve E=p x c olur. Buradan fotonun momentumu p=E/c olduğu görülür. Bu durumda fotonla ilgili denklemler ;
şeklindedir. Bu denklemler, foton denklemleri olarak bilinir.
