Argiaren natura

Azkeneko atalean atomoaren egitura ikusi genuen. Konkretuki, Bohr-ek Hidrogeno atomoarentzat eginiko modeloa, eta modu kualitatibo batean, atomoen osagaiak ikusi genituen. Elektroia, protoiak, neutroiak, etab. Dena esan genuen honen inguruan? Ez noski. Oraindik kontzeptu garrantzitsuak falta zaizkigu. Esaterako, elektroiek izan ditzaketen egoerak atomoetan. Eta hau ulertzeko, lehenik eta behin, argiaren natura zein den aztertu behar dugu.

Argiaren naturari buruzko teoriak lehenago egon ziren arren, XVII. mendean kokatuko dugu gure abiapuntua. Mende honetan bi teoria zeuden: Isaac Newton eta Christiaan Huygens-ena. Lehenengoak argia partikula txikiez osatuta dagoela zioen (fotoiak), eta bigarrenak, aldiz, uhinez osatua. Newton-en ospea zela eta, partikula izaera nagusitu zen. Teoria honek errefrakzioa, erreflexioa eta itzalak azaltzeko gai zen. Hala eta guztiz ere, XIX. mendearen erdialdera, Thomas Young-ek uhin izaera errekuperatu zuen, interferentzia fenomenoak azaltzeko. Difrakzioa ere uhin izaera kontsideratuz azaltzen ahal zen. Uhin izaera konfirmatuz, elektromagnetismoaren teoriaren aitak, James Clerk Maxwell-ek, demostratu zuen argia uhin elektromagnetikoa zela, Michael Faraday-ren lanetan oinarrituta. Honen konfirmazio esperimentalari esker, onartua izan zen argiak uhin izaera zuela.

Hortaz, XIX. mendearen bukaeran onartua zegoen argia uhina zela. Baina, XIX. mendearen bukaeran eta XX. mendearen hasieran fenomeno berriak aurkitu ziren, efektu fotoelektrikoa eta atomoen absortzio/emisio erradiazioa, adibidez, eta fenomeno hauek ezin ziren azaldu argia uhina zela kontsideratuz. Horra, betiko arazoa agertu zen berriro. Argia zer da, partikula ala uhina?

Erantzuna harrigarria da! Argia PARTIKULA ETA UHINA da, biak aldi berean! Nola da posible hau? Fisika klasikoa kontutan hartuta, partikulak eta uhinak ez daude asoziatuta... Hortaz, fisika berriak hau azaldu behar du! Fijatu gaitezen, argiaren partikula fotoia da, eta uhin bat asoziatuta dauka. Horrela, efektu guztiak azaldu daitezke, partikula/uhin dualtasuna kontutan hartuta.

Hortaz, mundu mikroskopikoa azaldu behar duen teoriak dualtasun hau kontutan hartu behar du. Eta, nola konektatuta daude partikula eta uhin izaera? Goazen ikustera. Partikula bat mugitzen denean, energia zinetiko bat dauka. Bestalde, uhin batek frekuentzia bat dauka. Energia eta frekuentziaren arteko erlazioa Max Planck-ek aurkitu zuen XX. mendearen hasieran: energia frekuentzia bider konstante bat da, Planck-en konstantea (h). Hortaz, fotoi baten energia zenbat eta handiagoa izan, bere frekuentzia ere handiagoa izango da, eta biak h konstantearen bidez lotuta daude.

Goazen azaltzera zer den uhin baten frekuentzia. Pentsa dezagun itsasoko olatuetan. Badakigu gora eta behera mugitzen direla, olatuaren altuera maximotik minimora. Frekuentzia maximotik zenbat aldiz pasatzen den segundu batean da. Honekin asoziatuta, uhin-luzera definitu dezakegu: bi maximoen arteko distantzia. Hortaz, distantzia handiagoa bada, uhin-luzera handiagoa, eta maximo batetik bestera heltzeko denbora handiagoa izango da, hortaz frekuentzia txikiagoa.

Hau kontutan izanda, fotoak beren energiaren arabera sailkatu daitezke, espektro elektromagnetikoa osatuz. Energetikoenak, gamma-izpiak dira, gero X-izpiak, ultramoreak, ikuskorrak, infragorriak, mikrouhinak, eta bukatzeko, energia gutxienekoak, irrati-frekuentziak. Beheko irudian, kasu bakoitzeko bere uhin-luzeraren tamaina ikus daiteke. Horrela, gamma-izpien fotoien uhin-luzera nukleo atomikoen tamainakoa da. Aldiz, irrati-frekuentzien uhin-luzera etxeen tamainakoak dira!

Espektro elektromagnetiko osoari argia deitzen zaio fisikan. Aldiz, hizkuntz arruntan, argia bakarrik ikusten dugun espektro zatiari deitzen diogu. Espektro elektromagnetikoaren alde ikuskorrari alegia. Beheko irudian ikus daitekeenez, zati hau oso oso txikia da!!!!

Hortaz, zergatik ikusten dugu guk uhin-luzera konkretu hauek eta ez besteak?? Eguzkiak espektro osoko fotoiak jaurtitzen ditu espaziora, eta hortaz, Lurrara fotoi mota guztiak heltzen dira. Baina atmosferak eremu ikuskorrean eta infragorrian dauden fotoiak pasatzen uzten ditu, ez besteak. Hortaz, nahiz eta espazioan ikuskorrean dauden fotoiak gutxi batzuk izan proportzioan, Lurraren gainazalean gehienak dira, eta horregatik eboluzioari esker hauek ikustera heldu gara. Animali batzuk, ordea, infragorriak ikusten dituzte. Prozesu hauek nola gertatzen diren aurrerago ikusiko dugu blog-ean. Zorionez, atmosferak bizitzarako kaltegarriak diren izpi ultramoreetatik, x-izpietatik eta gamma-izpietatik babesten gaitu. Atmosferarik gabe, bizitzarik ez Lurran!

Hortaz, argia uhin elektromagnetikoa bada, indar elektromagnetikoa transmititzen duen partikula fotoia da. Hau da, partikula kargatuen artean elkar trukatzen den partikula. Elektroiak eta protoiak kargatuta daude, hortaz, zer nolako elkar-ekintzak egonen dira hauen eta fotoien artean? Zer gertatzen da atomo batean dauden elektroiek eta fotoiek talka egiten dutenean? Eta fotoietaz gain, beste partikulek ere partikula/uhin dualtasuna ere aurkezten dute? Hau ondorengo post-ean ikusiko dugu. Baina aurreratuko dizuet gauza bat. Bai emisio/absortzio espektro atomikoak, bai efektu fotoelektrikoa, honekin lotuta daude. Eta Kuantikoa (Quantum ingelesez) hitzaren jatorria ere. Hortaz, hurrengo post-ean ikasiko dugu zergatik Teoria berriari Kuantikoa deitzen zaion, nondik datorren izen hau eta zein kontzeptu sinpletik datorren.