Morötesi Felaketi
Morötesi felaketi, 20. yüzyıl başında ideal bir kara cismin termal dengede sonsuz güçte radyasyon yayacağını söyleyen bir klasik fizik öngörüsüdür. Başka bir deyişle, morötesi felaketi; termal dengede ideal kara cismin, radyasyon frekansı arttıkça deneylerde gözlenilenden daha fazla enerji yayacağını söyleyen ve klasik fiziğe dayanan bir tahmindir.
Kara Cisim Işıması Nedir?
Morötesi felaketini detaylıca anlatmadan önce kısaca kara cisim ışımasına değinmekte fayda var. Belirli bir dalga boyunda bir yüzeyden yayılan radyasyon enerjisi; sıcaklığa, o cismi oluşturan maddeye bağlıdır. Dolayısıyla farklı cisimler, aynı sıcaklıkta farklı enerjiler yayarlar. Kara cisim ise mutlak sıcaklıkta, en yüksek miktarda ısı yayan cisme denir. Kara cisim ideal bir fiziksel yapıdır ve normal cisimler kara cisim kadar ısı yaymazlar. Kara cisim elektromanyetik radyasyon için mükemmel emici ve yayıcı özelliğe sahiptir. Bir kara cisim her dalga boyunda ve her frekansta ışık yayma ve absorblama özelliğine sahiptir.
Morötesi Felaketi Nedir?
Rayleigh- Jeans kuralına göre; klasik fizik, sabit sıcaklıkta frekansın bir fonksiyonu olarak kara cisim radyasyonunun yoğunluğunu tanımlayan bir denklemi türetmek amacı ile kullanılabilir. Kara cismin bütün frekanslarda absorbe etme ve yayma özelliğine sahip olduğunu söylemiştik. buradan yola çıkarsak Rayleigh- Jeans kanunu düşük frekanslar için doğru sonuçları verecek şekilde çalışmaktadır. Ancak yüksek frekanslara gelince işler değişir. Rayleigh- Jeans kanununa göre, spektrumda yüksek frekanslar için bir ıraksama oluşmaktadır. Bu ıraksamaya ‘Morötesi Felaketi’ denir.
Başka bir şekilde ifade etmek gerekirse; Rayleigh-Jeans kanunu, bir cismin spektral ışımasını sabit sıcaklıkta frekansın fonksiyonu olarak verir. Bu formülün öngördüğü elektromanyetik spektrum, düşük frekanslarda ve dolayısıyla büyük dalgaboylarında (Frekans ve dalgaboyu ters orantılıdır, frekans arttıkça ve dalgaboyu azaldıkça enerji artar.) deneysel sonuçlar ile uyumlu bir şekilde çalışır. Fakat yüksek frekanslarda ve küçük dalgaboylarında aynı sonuç gözlenmez. Klasik fizik ve yapılan gözlemler arasındaki bu uyuşmazlık ‘Morötesi Felaketi’ olarak adlandırılır.
Morötesi Felaketi ve Kuantum Fiziği İlişkisi
Morötesi felaketinden yola çıkarak yapılan toplam ışıma enerjisi hesaplamaları, bir kara cismin sonsuz miktarda enerji salacağını gösterir. Bu sonuç, ‘enerji yokken var, varken yok olamaz; sadece dönüştürülebilir’ diyen ve temel fizik kurallarından biri olan enerjinin korunumu yasası ile ters düşmektedir. Dolayısıyla klasik fizik kara cisimlerin açıklanması için yeterli değildir.
Klasik fiziğin kara cisim kanunlarını açıklayamaması kuantum fiziğinin temelini atmıştır. Bu problemin çözümü Max Planck tarafından öne sürülmüştür; Planck, enerji kesikli olarak ‘kuanta’ içinde yayılır ve absroblanır demiştir. Einstein, Planck’ın kuanta olarak ileri sürdüğü parçacıkların gerçek olduğunu varsayarak bu problemi çözmüştür. Bu problemin çözülmesiyle Planck’ın kuantalarının (bugün biz bu paçacıklara foton diyoruz) gerçekliğini kanıtlamıştır.
Yazan: Elif IŞIK
Kaynak**
Kaynak***
Bir yanıt bırakın