6.1 فوٹو الیکٹرک اثر اور کمپٹن بکھراؤ

ہوم ／ باب:6 کمیت کا دائرہ

توانائی کے ریشوں کی نظریہ میں روشنی ایک موجی پیکٹ ہے—ٹینسر بگاڑ کی ایسی لہر جو “توانائی کے سمندر” میں پھیلتی ہے۔ یہ بگاڑ اس وقت پائیدار پیکٹ بنتا ہے جب مقامی ٹینسر کی حد پار ہو جائے؛ اسی طرح وصول کنندہ صرف تب توانائی جذب کرتا ہے جب اس کی اپنی ساخت جذب کی حد سے گزر جائے۔ اس لیے روشنی کی نظر آنے والی “ذرّاتی” کیفیت اس بات کی دلیل نہیں کہ روشنی دانوں کی ندی ہے؛ یہ اس وجہ سے ہے کہ اخراج اور جذب ناقابلِ تقسیم حصوں میں ہوتے ہیں جنہیں حدیں طے کرتی ہیں، جبکہ منبع سے وصولی تک سارا سفر موجی قانون—پھیلاؤ، مرحلہ اور تداخل—کے مطابق چلتا ہے۔ خلاصہ یہ کہ: موج راہ بتاتی ہے، حدیں حصہ طے کرتی ہیں۔

I. ایک ہی سازوکار: تین حدیں، تین منفصل مراحل

روشنی کے پورے “آنا–جانا” کو تین حصوں میں سمجھا جا سکتا ہے۔ یہی حدیں مل کر بتاتی ہیں کہ توانائی کا تبادلہ حصّہ وار کیوں ہوتا ہے۔

• منبع کی حد: پیکٹ بنانے کی حد
  منبع کے اندر ٹینسر اور مرحلہ جمع ہو کر بڑھتے ہیں۔ جب رہائی کی حد آ پہنچتی ہے تو ذخیرہ شدہ توانائی مربوط لفافے کی صورت—ایک مکمل پیکٹ—باہر آتی ہے۔ حد سے نیچے کوئی “قطرہ قطرہ رِساؤ” نہیں؛ حد پر اخراج پورا ہوتا ہے۔ یوں اخراج حصوں میں تقسیم ہو جاتا ہے۔
• راہ کی حد: انتشار/پھیلاؤ کی حد
  توانائی کا سمندر ہر بگاڑ کو “گزرنے کی اجازت” نہیں دیتا۔ صرف وہ بگاڑ جو کافی ہم آہنگ ہو، شفافیت کی کھڑکی کے اندر ہو، اور کم مزاحم راستے سے ہم رخ ہو، دور تک پائیدار پیکٹ بن کر جاتا ہے۔ باقی یا تو گرمائی میں بدل جاتے ہیں، یا بکھر کر رہتے ہیں، یا منبع کے قریب پس منظر کے شور میں دب جاتے ہیں۔
• وصولی کی حد: بندش کی حد
  حسّاس آلہ یا بندھا ہوا الیکٹرون مادّی دروازے سے گزرے بغیر جذب/اخراج مکمل نہیں سمجھا جاتا۔ دروازہ ناقابلِ تقسیم ہے: یا تو کچھ نہیں ہوتا، یا ایک پورے حصے پر بند ہو جاتا ہے۔ اس لیے دریافت اور توانائی کا لین دین “ایک حصّہ فی بار” ہوتا ہے۔

ایک جملے میں: پیکٹ سازی کی حد اخراج کو منفصل بناتی ہے، پھیلاؤ کی حد چھانتی ہے کہ کیا دور جائے گا، اور بندش کی حد جذب کو منفصل بناتی ہے۔ یہ حدوں کی زنجیر موجی سفر اور حصّہ وار حساب—دونوں کو—ایک ہی طبعی تصویر میں جوڑ دیتی ہے۔

II. دو کلاسیکی تجربات: حدوں کی زنجیر کی روشنی میں

1. فوٹو الیکٹرک اثر: رنگ کی حد، انتظار نہیں، شدت “تعداد” بدلتی ہے
   تاریخی اشارات: ۱۸۸۷ میں ہرٹز نے دیکھا کہ بالائے بنفشی روشنی چنگاری کو بڑھاتی ہے۔ ۱۹۰۲ میں لینارڈ نے تین قوانین بتائے: رنگ کی حد (تعددِ موج) موجود ہے؛ الیکٹرون فوراً ظاہر ہوتے ہیں؛ شدت الیکٹرانوں کی تعداد بدلتی ہے، ہر الیکٹران کی توانائی نہیں۔ ۱۹۰۵ میں آئن سٹائن نے اسے منفصل توانائی کی مَنتوں سے سمجھایا، اور ۱۹۱۴–۱۹۱۶ میں ملیکن نے اعلیٰ درستی سے توثیق کی۔

توانائی کے ریشوں کی تعبیر:

• کیوں “ایک ایک کر کے”: دونوں سِروں پر منفصلیت ہے: منبع پورے پیکٹ بن کر چھوڑتا ہے، اور وصولی پورے حصے پر دروازہ بند کرتی ہے۔ راستہ موجی ہے؛ لین دین کے لمحے حصوں کی گنتی ہوتی ہے۔
• شدت رفتار بدلتی ہے، حصّے کا قد نہیں: شدت متعین کرتی ہے کہ وقت کی اکائی میں کتنے پیکٹ نکلیں گے، اس لیے رو شدت کے ساتھ بڑھتی ہے؛ لیکن ہر حصے کی توانائی رنگ سے بندھی ہے، شدت سے نہیں۔
• قابلِ مشاہدہ انتظار نہیں: یہ آہستہ آہستہ جمع ہونے کا معاملہ نہیں؛ اہلیت پانے والا پیکٹ آتے ہی معاملہ فوراً بند ہو جاتا ہے۔
• رنگ کی حد: بندھا ہوا الیکٹرون چھوٹنے کے لیے مادّی دروازہ عبور کرتا ہے۔ ایک پیکٹ کی “ضرب” منبع کے لیّے—یعنی رنگ—سے طے ہوتی ہے۔ اگر رنگ حد سے کمزور (زیادہ سرخ) ہو تو ایک حصہ دروازہ نہیں پار کر پاتا؛ شدت بڑھانے سے فائدہ نہیں۔

2. کمپٹن بکھراؤ: ایک حصہ، ایک الیکٹرون، ایک واقعہ
   تاریخی اشارات: ۱۹۲۳ میں کمپٹن نے یک رنگی ایکس ریز کو تقریباً آزاد الیکٹرانوں سے بکھیر کر دیکھا کہ زاویہ جتنا بڑا ہو، روشنی اتنی زیادہ سرخ (کم تعدد) ہو جاتی ہے۔ انہوں نے اسے ایک بہ مقابلہ ایک معاملہ سمجھا اور ۱۹۲۷ میں نوبل انعام پایا۔

توانائی کے ریشوں کی تعبیر:

• نتیجہ پھر بھی موجیں باندھتی ہیں: واقعے سے پہلے اور بعد لفافہ اور مرحلہ موجی قوانین کے تابع رہتے ہیں؛ منفصلیت صرف معاملہ بند ہونے کے لمحے پر نمایاں ہوتی ہے۔
• بکھراؤ کے منفصل واقعات: وصولی کا دروازہ لازم کرتا ہے کہ ہر بندش ایک مکمل حصے پر ہو—ایک حصّہ دو الیکٹرانوں میں نہیں بٹتا۔
• ایک حصے کی معاملہ بندی: ٹینسر کا پیکٹ ایسی ذیلی الیکٹرونی بناوٹ سے “لاک” ہوتا ہے جو دروازہ کھول سکے، اور ایک بہ مقابلہ ایک بندش میں توانائی اور مومینٹم چھوڑتا ہے؛ نتیجتاً بکھرا ہوا نور سرخی کی طرف سرکتا ہے، اور زاویہ بڑھے تو چھوڑ ی گئی توانائی بھی زیادہ ہوتی ہے۔

III. حدوں کی زنجیر کے نتائج: ہر بگاڑ دور تک نہیں جاتا

بہت سی “اشارے” منبع ہی پر بجھ جاتے ہیں یا قریب میدان میں اَٹک رہتے ہیں، کیونکہ پھیلاؤ کی حد آڑے آتی ہے:

• ہم آہنگی کم: لفافہ پیدائش ہی پر بکھر جاتا ہے اور پائیدار پیکٹ نہیں بنتا۔
• کھڑکی ناموزوں: تعدد ماحول کی شدید جذب والی پٹّیوں میں جا گرتا ہے اور کم فاصلے پر بجھ جاتا ہے۔
• راہ نامیل: مناسب کم مزاحم راستہ نہیں ملتا یا سمت نہیں ملتی، اس لیے توانائی تیزی سے ضائع ہوتی ہے۔

جو اشارے دور تک پہنچتے ہیں وہ بیک وقت تین شرطیں پوری کرتے ہیں: پیکٹ کی اچھی تشکیل، درست شفافیت کی کھڑکی اور راہ سے ہم آہنگی۔

IV. موجودہ نظریات سے نسبت

• کوانٹم میکانیات سے ہم آہنگی: جملہ کہ “ہر منفصل حصے کی توانائی تعدد کے ساتھ سکیل کرتی ہے” برقرار ہے۔ توانائی کے ریشوں کی نظریہ منفصلیت کی اصل کو تشکیل کے کٹ آف (منبع) اور بندش کے کٹ آف (وصولی) میں باندھتی ہے، نئی ہستیاں لائے بغیر۔
• کوانٹم الیکٹرو ڈائنامکس سے مطابقت: حسابی طریقہ جو روشنی کو میدان کی کونتہ سمجھتا ہے بلا تبدیلی معتبر رہتا ہے۔ یہ نظریہ ٹھوس زیرساختی زاویہ بھی دیتا ہے: سمندر پھیلاؤ اور مرحلے کی حدیں طے کرتا ہے، جبکہ ریشے اور مواد حدیں اور بندشیں فراہم کرتے ہیں۔
• کلاسیکی موجی نظریہ سے ربط: تداخل اور انعطاف موجی مظاہر ہیں۔ نظریہ زور دیتا ہے کہ موج راستہ بناتی ہے، حدیں معاملہ کو مقداری بناتی ہیں—دونوں رخ بیک وقت درست ہیں۔

V. اہم نکات

• روشنی موجی پیکٹوں کی صورت برتاؤ کرتی ہے جو توانائی کے سمندر میں موجی قوانین کے مطابق پھیلتے اور متداخل ہوتے ہیں۔
• منفصلیت (“ایک ایک کر کے”) حدوں سے جنم لیتی ہے: منبع میں پیکٹ سازی اور وصولی میں بندش اخراج اور جذب کو حصّہ وار بنا دیتے ہیں۔
• فوٹو الیکٹرک اثر وصولی کی جانب سخت حد دکھاتا ہے: رنگ طے کرتا ہے کہ حصہ دروازہ پار کرے گا یا نہیں؛ شدت صرف حصّوں کی رفتارسے جڑی ہے، ہر حصے کی توانائی سے نہیں۔
• کمپٹن بکھراؤ ایک حصہ–ایک الیکٹرون کی ہیت ظاہر کرتا ہے: زاویہ زیادہ → توانائی کی زیادہ ادائیگی → سرخی کی طرف بڑا سرکاؤ۔
• ہر بگاڑ “دور رس روشنی” نہیں بنتا: صرف وہ پیکٹ جو خوب تشکیل پاتے ہوں، صحیح کھڑکی میں ہوں اور راہ سے ہم آہنگ ہوں، دور تک جاتے ہیں؛ باقی منبع کے نزدیک بجھ جاتے ہیں۔