အိုင်စတိုင်းဆိုတာ ဘယ်လိုလူမျိုးလဲ…..?
ငယ်ငယ်တုန်းကကျောင်းသားဘဝမှာ ဉာဏ်တုံးတဲ့ ကလေးဆိုပြီးတော့ ဆရာသမားတွေရဲ့ မှတ်ချက်ပေးခြင်းခံခဲ့ရသူ…. တဖက်မှာလည်း…Geometry ကိုမုန်းတီးသူ…. အင်ဂျင်နီယာဦးလေးကြောင့် Geometry ကိုချစ်မြတ်နိုးလာတဲ့သူ။ သင်္ချာနဲ့ ရူပဗေဒမှာ ဂုဏ်ထူးထွက်ပြီး ကျန်တဲ့ဘာသာတွေမှာရှုံးခဲ့သူ…. အားလပ်ချိန်တွေမှာ တယောထိုးနေတတ်သူ…. လက်တွေ့စမ်းသပ်မှုတွေဘာမှမလုပ်ပြခဲ့ဘဲ ရူပကျားကြီးဖြစ်လာခဲ့သူ။ အတွေးစမ်းသပ်ချက်ဖြင့် သီအိုရီထုတ်ခဲ့သူ။ Relativity Theory နဲ့ ကမ္ဘာကိုတုန်လှုပ်စေခဲ့သူ။ ကွမ်တမ်သီအိုရီဖွံ့ဖြိုးတက်မှု လမ်းစဉ်မှာ တစ်နေရာပါဝင်ခဲ့သူ။ ဘုရားသခင်ဟာ ကြွေအံမကစားဘူးဆိုပြီး ရူပဗေဒပညာရှင်တသိုက်ကို တုန့်ပပြောကြားခဲ့သူ။
ဟုတ်ပါတယ်….အိုင်စတိုင်းဆိုတာ ထူးခြားတဲ့လူပုဂ္ဂိုလ်တစ်ဦးပါ။ လူတွေသတိမထားမိတဲ့ အချက်တွေကိုထူးထူးခြားခြားရှုမြင်တတ်သူပါ။ ဒါ့ကြောင့်လည်း 20 ရာစုရဲ့ဉာဏ်ကြီးရှင်တွေထဲမှာ ထိပ်ဆုံးက porpular ဖြစ်ခဲ့တာပေါ့ဗျာ။ ဥပမာ ဆိုကြပါစို့။ အိုင်စတိုင်းရဲ့ နှိုင်းရသီအိုရီမပေါ်သေးသရွေ့Space (နေရာ)နှင့် Time (အချိန်) ဆိုတာ ပကတိသဘောဆောင်တယ်လို့ လူသားတွေ လက်ခံယုံကြည်ထားကြပါတယ်။ အိုင်ဆက်နယူတန်တောင် အဲသလိုယူဆထားခဲ့ပါသေးတယ်။ အိုင်စတိုင်းရဲ့ခေတ်ကိုရောက်မှ အဲဒီ Space-time ဆိုတာ ပကတိသဘောမဆောင်၊ နှိုင်းရသဘောဖြစ်တယ်ဆိုတာ လက်ခံလာကြတာပါ။ ဒါ့ကြောင့်လည်း သူ့ရဲ့ နှိုင်းရသီအိုရီအတွက် အိုင်စတိုင်းဟာ နိုဘယ်ဆုရသင့်တယ်လို့ ထင်ကြေးပေးခဲ့ကြပေမယ့် တကယ်တမ်း သူရဲ့နိုဘယ်ဆုက နှိုင်းရသီအိုရီကြောင့် မဟုတ်ပါဘူး။ Photoelectric Effect (အလင်းလျှပ်စစ်အကျိုး) ကြောင့်ပါ။
ဟုတ်ပါတယ်… အလင်းလျှပ်စစ်အကျိုးလို့ခေါ်တဲ့ explanation တစ်ခုကြောင့် အိုင်စတိုင်းဟာ ရူပဗေဒ နိုဘယ်ဆုကိုထိုက်ထိုက်တန်တန် ရရှိခဲ့ပါတယ်။ တွေ့ရှိပုံကဒီလိုဗျ…..။
လေစုပ်ထားတဲ့ဖန်ပြွန်တစ်ခုရဲ့ ဘေးမှာ Metal plate လို့ခေါ်တဲ့ သတ္တုပြားနှစ်ပြားခုကိုတပ်ဆင်ထားပါမယ် (ပုံ – ၁)။ ပြီးတော့ အဲဒီ သတ္တုပြားတွေကို Power Supply (ဘက်ထရီ၊ဓာတ်ခဲ၊ဂျင်နရေတာ စသည်) တစ်ခု၊ အမ်မီတာ တစ်ခုနဲ့ ဆက်လိုက်ရင် Current လို့ခေါ်တဲ့ လျှပ်စီးမှုမဖြစ်ပေါ်ပါဘူး။ ဒါပေမယ့်.. သတ္တုပြားကို အလင်းတန်း နဲ့ထိုးလိုက်တဲ့အခါမှာတော့ အမ်မီတာရဲ့လက်တံကလေး လှုပ်သွားပါတယ်။ အမ်မီတာလက်တံလေးလှုပ်သွားတာ Current စီးတယ်ဆိုတဲ့အဓိပ္ပါယ်ပါ။ ဆိုတော့ ဖန်ပြွန်ထဲမှာ Current စီးသွားတယ်ပေါ့။ ပြီးတော့ 20 ရာစုမှာ Current စီးတယ်ဆိုတာ the flow of electron …. အီလက်ထရွှန်တွေရဲ့ရွေ့လျားမှုကြောင့်ဆိုတာ နားလည်ထားကြပါပြီ။ ဒါ့ကြောင့် … ဖန်ပြွန်ထဲမှာ အီလက်ထရွှန်တွေ ဘာ့ကြောင့် flow ဖြစ်သွားသလဲဆိုတာ မေးစရာရှိလာပါတော့တယ်။ ဒါလည်း…စဉ်းစားရင် လွယ်လွယ်လေး…အလင်းတန်းနဲ့ထိုးမှ Current flow ဖြစ်တယ်ဆိုတော့ အီလက်ထရွှန်တွေဟာ သတ္တုပြားဆီကနေထွက်လာလို့ပေါ့။ ဘာ့ကြောင့် electron တွေထွက်ကျလာသလဲဆိုတော့ အလင်းတန်းနဲ့ သတ္တုပြားကို ထိုးလိုက်လို့ပေါ့ဗျာ….။ ဒါဆို…အလင်းတန်းနဲ့ အီလက်ထရွှန်ဘယ်လိုများ ဆက်စပ်နေတာပါလိမ့် …စသည်ဖြင့် တွေးတောစဉ်းစားရမယ့်အခန်းတွေပါဝင်လာပါတော့တယ်။
ပြီးတော့ အရောင်မတူတဲ့ အလင်းတန်းအသီးသီးနဲ့ သတ္တုပြားကို ပစ်လိုက်တဲ့အခါမှာတော့ အမ်မီတာရဲ့လက်တံဟာ လှုပ်ရှားမှုကွဲပြားလာပါတော့တယ်။ အဲဒီ အဓိပ္ပါယ်ကဘာလဲဆိုတော့ သတ္တုပြားကနေထွက်လာတဲ့ electron အရေအတွက်ဟာ အလင်းရောင်ပေါ်မှာမှီခိုနေတယ်ဆိုတဲ့သဘောပါပဲ။ ဟုတ်ပါတယ်…တစ်ချို့အလင်းတန်းတွေနဲ့ပစ်လိုက်တဲ့အခါ အမ်မီတာရဲ့လက်တံလေးများများ လှုပ်သွားတယ်…အများကြီးလည်သွားတယ်ပေါ့။ အဲဒါ … အီလက်ထရွှန်တွေဟာသတ္တုပြားကနေအများကြီး ထွက်လာပြီး vacuum glass ထဲမှာ Current အများကြီး စီးသွားတယ်ဆိုတာပါပဲ။ ဒါပေမယ့် တစ်ချို့အလင်းတန်းတွေနဲ့ပစ်လိုက်တဲ့အခါမှာတော့ အမ်မီတာရဲ့လက်တံဟာ နည်းနည်းပဲလှုပ်တယ်။ အဲဒါ သတ္တုပြားဆီကနေ အီလက်ထရွှန် နည်းနည်းလေးထွက်ပြီး vacuum glass ထဲမှာ Current နည်းနည်းစီးသွားတယ်ဆိုတဲ့ အဓိပ္ပါယ်ပါပဲ။ ပြောချင်တာကတော့ သတ္တုပြားဆီကနေထွက်လာတဲ့ အီလက်ထရွှန်အရေအတွက်ဟာ ပစ်လိုက်တဲ့အလင်းတန်းပေါ်မှာ မှီခိုနေတယ်ဆိုပါပဲ။ ဆိုတော့… အမ်မီတာလက်တံအများကြီးလှုပ်ရင် Current အများကြီးစီးလို့…တနည်းအားဖြင့် အီလက်ထရွှန် များများထွက်လို့။ ဒါဆို…နည်းနည်းလှုပ်ရင်…? Current များများမစီးလို့….ဒါမှမဟုတ်….electron နည်းနည်းထွက်လို့။ ပြီးတော့ …နောက်ထပ်တွေ့ရှိတာ တစ်ချက်ကအလင်းတန်းရဲ့ပြင်းအား (intensity) ကို မြင့်လိုက်တဲ့အခါမှာတော့ electron တွေအများကြီးထွက်လာပြီးတော့ vacuum glass bulb ထဲမှာ Current များများစီးသွားတယ်။ ဆိုတော့ အမ်မီတာလက်တံများများလည်သွားတယ်ပေါ့။ သဘောကတော့ အပြာရောင်အလင်းတန်းနဲ့ ပစ်လိုက်တယ် … အီလက်ထရွှန်တွေထွက်ကျလာတယ်။ ပြီးတော့ Current စီးသွားတယ်။ intensity (ပြင်းအား) မြင့်ထားတဲ့ အပြာရောင်အလင်းတန်းနဲ့ပစ်လိုက်တဲ့အခါမှာတော့ အီလက်ထရွှန်တွေကပိုပိုပြီးထွက်ကျလာတယ်… ဒါ့ကြောင့် Current လည်းအများကြီးစီးသွားတယ်။
ဒါပေမယ့် ခက်တာက အနီရောင်အလင်းတန်းပါပဲ။ ဟုတ်ပါတယ်…အနီရောင်အလင်းတန်းပါ။ ဘာ့ကြောင့်လဲတော့ အနီရောင်အလင်းတန်းနဲ့ပစ်တဲ့အခါမှာ electron တစ်လုံးမှ ထွက်မလာခဲ့ပါဘူး။ ဒါဆို…အနီရောင်ရဲ့ intensity ကိုမြင့်တင်ရင်ကော … No ပါ … electron တွေထွက်မလာခဲ့ပါဘူး။ ဟ…ပညာရှင်တွေ အုံးစားပြီပေါ့ဗျာ။ အနီရောင်က ဘယ်လိုဖြစ်တာတုန်း….ဘာ့ကြောင့် electron တွေထွက်ကျမလာရတာလဲ…? ဒီမေးခွန်းတွေအတွက် No answer ဖြစ်ခဲ့ရတယ်။ ဒါပေမယ့်… ဂျီးနီးယပ်ကြီး… အိုင်စတိုင်းနဲ့တွေ့တော့မှ အပေါ်ကမေးခွန်းတွေပြားပြားဝပ်ကုန်တယ်ဗျ။ သူရဲ့ဖြေရှင်းချက်တွေ တကယ်ကိုလှပလွန်းပါတယ်။ သူကအလင်းတန်းကို ဖိုတွန် အစုအဝေးဆိုပြီးတော့ ယူဆတယ်။ ဖိုတွန်ဆိုတာ packet of energy (စွမ်းအင်အထုပ်) လေးတွေ..။ ဆိုတော့ အလင်းမှာ စွမ်းအင်အထုပ်လေးတွေ ပါတယ်ပေါ့ဗျာ။ အသေးစိတ်ပြောနေရင်တော့ လိုရင်းရောက်မှာမဟုတ်တော့ဘူး။ (ဒါပေမယ့် ကျနော် ဖိုတွန် အကြောင်းအရာတွေနဲ့ ပတ်သက်ပြီးတော့ History of light ဆိုတဲ့ ဆောင်းပါးမှာအပြည့်အစုံရေးခဲ့တယ်။ အသေးစိတ်သိချင်ရင်တော့ ဝင်ဖတ်လိုက်ပါဦးဗျ)
ကဲ…လိုရင်းပြန်ဆက်မယ်။ ဆိုတော့… အလင်းမှာ ဖိုတွန်တွေပါမယ် … ပြီးတော့ အလင်းရောင်တိုင်းမှာ တိကျစွာသတ်မှတ်ထားတဲ့ စွမ်းအင်အထုပ်လေးတွေပါတယ် ဆိုပြီး အယ်လ်ဘတ် ကတင်ပြတယ်။ ဆိုလိုတာကတော့ အလင်းရောင်ဟာတစ်ခုနဲ့တစ်ခုမတူညီတဲ့အတွက် ဖိုတွန်တွေဟာလည်း တစ်ခုနဲ့တစ်ခုမတူညီကြဘူး…သဘောကတော့ အနီရောင်အလင်းတန်းမှာရှိတဲ့ ဖိုတွန်ရဲ့စွမ်းအင်တန်ဖိုးနဲ့ အပြာရောင်အလင်းတန်းမှာပါတဲ့ ဖိုတွန်ရဲ့စွမ်းအင်တန်ဖိုးတွေဟာ မတူညီကြပါဘူး။ ဒါပေမယ့် တစ်ခုသိထားရမှာ အရောင်တူရင်တော့ ဖိုတွန်တွေတူညီကြမယ် … တနည်းအားဖြင့် စွမ်းအင်တန်ဖိုးတွေတူညီကြတယ်။ နောက်တစ်ခု သိထားရမှာက အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံပါ။ အက်တမ်ဖွဲ့စည်းပုံကို ခပ်တိုတိုပြောရရင်တော့ အက်တမ်ဆိုတာ စက်လုံးပုံစံ…အဲဒီ စက်လုံးပုံစံအက်တမ်ရဲ့အလယ်မှာ နယူကလိယ(Nucleus) ရှိတယ်…အဲဒီ Nucleus ကို electron တွေကအီလစ်ပုံပတ်လမ်းအသီးသီးနဲ့လှည့်ပတ်နေကြတယ်။ အဲလိုလှည့်ပတ်နေရတဲ့ အဓိကအကြောင်းအရင်းကတော့ …. Nucleus နဲ့ electron လေးတွေကြားမှာရှိတဲ့ Attractive Electrical Force(လျှပ်စစ်ဆွဲအား) ကြောင့်ပါပဲ။ ဆိုတော့…အက်တမ်တွေကနေ electron တွေထွက်ကျဖို့အရေးဟာ ပစ်လိုက်တဲ့အလင်းတန်းရဲ့စွမ်းအင်က Attractive Electrical Force ကိုကျော်လွန်နိုင်မှအဆင်ပြေမှာပါ။ မကျော်လွန်နိုင်ရင်တော့ electron တစ်လုံးမှထွက်ကျမှာ မဟုတ်ပါဘူး။ ဒါ့ကြောင့်… Attractive Electrical Force ကိုဆန့်ကျင်တော်လှန်ဖို့လိုအပ်တဲ့ စွမ်းအင်ပမာဏကို Work Function ဆိုပြီးတော့ ရူပဗေဒမှာသတ်မှတ်ထားပါတယ်။ ဒါ့ကြောင့် …. electron ထွက်၊ မထွက်ဆိုတာ ပစ်လိုက်တဲ့အလင်းတန်းရဲ့ ဖိုတွန်စွမ်းအင်တွေဟာ Work Function ထက် နည်းသလား၊ များသလားဆိုတဲ့အချက်ပေါ်မှာမှီခိုနေပါတယ်။ ဒါဆို…အနီရောင်အလင်းတန်းနဲ့ပစ်ရင် ဘာ့ကြောင့် electron တွေမထွက်ကျလာရတဲ့အဖြေကိုသိပြီပေါ့ဗျာ။ ဘာ့ကြောင့်လဲဆိုတော့ အနီအလင်းတန်းရဲ့ဖိုတွန်စွမ်းအင်တွေဟာ Work Function ထက် နည်းနေလို့ပါ။ ဒါဆို…. intensity ကိုမြင့်လိုက်ရင်ကော…ဖိုတွန်စွမ်းအင်တန်ဖိုးမြင့်မလာဘူးလား…အဖြေကတော့ No ပါ…intensity ကိုမြင့်လိုက်ရင် မြင့်လာတာက ဖိုတွန်အရေအတွက်ပါ။ ဒါ့ကြောင့်…intensity မြင့်ထားတဲ့ အပြာရောင်အလင်းတန်းနဲ့ပစ်ရင် electron တွေအများကြီးထွက်ကျလာတာ ဖိုတွန်အရေအတွက်တိုးလာလို့ပါ။ ဖိုတွန်အရေအတွက်တိုးလာရင်တော့ metal plate ဆီကနေ အီလက်ထရွှန်တွေကိုတွန်းထုတ်မယ့် ဖိုတွန်တွေပိုများလာတာပေါ့။ အကျိုးဆက်အနေနဲ့… electron ေတွပိုထွက်လာပြီး current ပိုစီးလာတာပေါ့ဗျာ။ ဒါဆို အနီရောင်ကလွဲပြီး တခြားအလင်းတန်းတွေနဲ့ပစ်ရင် electron တွေထွက်ကျလာတာ အဲဒီ အလင်းတန်းမှာရှိတဲ့ဖိုတွန်တွေရဲ့ စွမ်းအင်ဟာ work function ထက်ပိုများနေလို့ပါ။
အဲဒါကို အီကွေးရှင်းနဲ့သရုပ်ဖော်ရရင် …. အလင်းတန်း (ဖိုတွန်) နဲ့ပစ်ရင် အီလက်ထရွှန်တွေထွက်ပြီး ရွေ့သွားတယ်ဆိုတော့….အီလက်ထရွှန်တွေမှာ အရွေ့စွမ်းအင် (Kinetic Energy) ရှိသွားတာပေါ့။ ဆိုတော့ ပစ်လိုက်တဲ့ဖိုတွန်ရဲ့စွမ်းအင်ဟာ ထွက်သွားမယ့်အီလက်ထရွှန်ရဲ့ work function နဲ့ KE (Kinetic Energy) ကိုပေါင်းပေးခြင်းနဲ့ ညီမျှမှာပါ။ ဆိုတော့….
Energy of photon = Work function + KE
Where,
h = Plank’s constant
fo = threshold frequency
m = mass of electron
v = velocity of electron
ဒါဟာ အယ်လ်ဘတ်အိုင်စတိုင်း ဖြေရှင်းပြခဲ့တဲ့ ကွမ်တမ်သီအိုရီထဲက ခေါင်းခဲစရာတစ်ခု (သို့) နိုဘယ်ဆုလဒ်တစ်ခုပေါ့ဗျာ။
ကျွန်တော့်ရဲ့ ဆရာသမားများကို ဦးထိပ်လျက်….
ပညာဒါနပြုခြင်း
ဆရာသောင်း
Ref.
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric_effect
[2] https://physics.stackexchange.com/questions/28251/schematic-design-of-the-apparatus-photoelectric-effect/28256#28256
Editor မှတ်ချက်။ “နျူကလိယပ်ကို အီလက်ထရွန်လည့်ပတ်သလား” ဆိုတဲ့ အချက်နဲ့ ပတ်သက်ပြီး စာရေးသူဆရာသောင်းနဲ့ ဆွေးနွေးထားပါတယ်။ တကယ်တော့ မလှည့်ပတ်ပါ။ အီလက်ထရွန်တွေဟာ ကျွန်တော်တို့ တွေးထင်ထားသလို ဘောလုံးသေးသေးလေးတွေ မဟုတ်ဘဲ လှိုင်းတွေလိုမျိုး ပတ်လမ်းတစ်လျှောက် တစ်ပြိုင်နက်တည်း ရွေ့နေတာပါ။ တည်နေရာနဲ့ အဟုန် သို့ အမြန်ကို တစ်ချိန်တည်း တိတိကျကျ မသိနိုင်ပါ။ ဒါဟာ Quantum Mechanics သဘောတရားတွေ အများကြီးပါလာတာမို့ ရှင်းမယ်ဆို အများကြီးရှင်းရမှာဖြစ်ပြီး စာအင်မတန်ရှည်သွားနိုင်ပါတယ်။ ဒါ့ကြောင့် စာရေးသူဆရာသောင်းက နောက်ထပ် ဆောင်းပါးတစ်ပုဒ်သပ်သပ် ဒီအကြောင်းကို ပြန်ရေးပေးမယ့်အကြောင်းလည်း ပြောပါတယ်။ နားရှုပ်ကုန်မှာစိုးလို့ Editor မှတ်ချက်အနေနဲ့ ကျွန်တော်ဝင်ပြီး မှတ်ချက်ပေးမိတာပါဗျာ ….. yp