భౌతిక శాస్త్రంలో వచ్చిన పెను మార్పులు - 4

మూడో ప్రయోగం

సనాతన భౌతిక శాస్త్రానికి కొరకరాని కొయ్యలా తయారయిన మరొక ప్రయోగం photoelectric effect. ఈ రోజుల్లో ఎన్నో ఉపకరణాలు ఈ photoelectric ప్రభావం మీద అధారపడి పని చేస్తున్నాయి కనుక ప్రాయోగికంగా ఇది ముఖ్యమైన అంశం.

విద్యుదయస్కాంత వికిరణం (electromagnetic radiation) కొన్ని పదార్ధాల (ఇవి లోహాలు (metals) కావచ్చు, ఘన రూపంలో ఉన్న అలోహాలు (non-metals) కావచ్చు, ద్రవాలు కావచ్చు, లేదా వాయువులు కావచ్చు) మీద పడ్డప్పుడు ఆ పదార్ధాలు అలా పతనమవుతూన్న వికిరణం లోని శక్తిని పీల్చుకొని, కొన్ని ఎలెక్ట్రానులని విడుదల చేస్తాయన్న గమనిక ఈ ప్రభావం యొక్క లక్షణం.

మామూలు భాషలో చెప్పుకోవాలంటే కాంతి కొన్ని లోహాల మీద పడ్డప్పుడు ఎలక్ట్రానులు ఒక ప్రవాహంలా పుట్టుకొస్తాయి. ఈ ఎలక్ట్రాను ప్రవాహమే విద్యుత్ ప్రవాహం. ప్రవాహాన్ని ఇంగ్లీషులో current అని అంటారు కనుక ఇక్కడ ఇలా పుట్టుకొచ్చిన ప్రవాహాన్ని photoelectricity అని అంటారు. దీనిని మనం కావలిస్తే "తేజోవిద్యుత్తు" అని తెలుగులో అనొచ్చు. ఈ సందర్భంలో మనకి కొరుకు పడని సమశ్య ఏమిటని అడుగుతున్నారా? ఈ తేజో ఎలెక్ట్రానులలో ఉన్న శక్తి ఆ పదార్ధం మీద పతనమయే విద్యుదయస్కాంత తరంగాల తీవ్రత (intensity) మీద కాకుండా ఆ కెరటాల తరచుదనం (frequency) మీద ఆధారపడి ఉంటుందని ప్రయోగం ద్వారా తెలిసింది. అంతే కాదు. పతనమయే తరంగాల తరచుదనం ఎక్కువ అయే కొద్దీ విడుదల అయే "తేజో ఎలెక్ట్రాను"ల జోరు పెరుగుతుంది; అంటే, ఎక్కువ కరెంటు ప్రవహిస్తుంది. ఇది ప్రయోగం చెయ్యగా తెలిసిన విషయం. సనాతన భౌతిక శాస్త్రం ఎందుకు ఇలా జరుగుతోందో వివరించి చెప్పలేక పోయింది.

తెలుసుకోవాలనే కుతూహలంతో కుతకుతలాడే పాఠకుల కోసం అసలు ప్రయోగం వల్ల మనకి తెలిసిన అంశాలు ఒకసారి ఇక్కడ క్రోడీకరిస్తాను.

1. ఒక పదార్ధాన్ని, దాని మీద పడే తరంగాల తరచుదనాన్నీ ముందు స్థిరపరచేమని అనుకుందాం. అప్పుడు బయటకి విడుదల అయే తేజో ఎలెక్ట్రానుల జోరు పతనమయే తరంగాల తీవ్రత మీద క్రమ అనుపాతం (directly proportional) లో అధారపడి ఉంటుంది.

2. ఒక పదార్ధాన్ని స్థిరపరచి నప్పుడు, దాని మీద పతనమయే తరంగాల తరచుదనం ఒక కనీసపు హద్దుని మించి ఉండకపోతే తేజో ఎలెక్ట్రానులు అస్సలు పుట్టనే పుట్టవు.

3. ఒక పదార్ధాన్ని స్థిరపరచి నప్పుడు, దాని మీద పతనమయే తరంగాల తరచుదనం పెరిగే కొద్దీ, అక్కడనుండి పుట్టుకొచ్చే తేజో ఎలెక్ట్రానుల ప్రవాహ తీవ్రత పెరుగుతుంది.

4. తరంగాల తరచుదనం కనీసపు హద్దు దాటిన తరువాత, పుట్టుకొచ్చే ఎలెక్ట్రానుల చలన శక్తి, లేదా గతిజ శక్తి, (kinetic energy) తరచుదనం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది తప్ప తీవ్రత మీద కాదు. (ఇక్కడ చిన్న సవరింపు చెయ్యాలి కాని, అది ప్రస్తుతానికి అనవసరం.)