ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం

 

              ప్రపంచమంతా పదార్థంతో నిర్మితమైంది. పదార్థ ధర్మం అందులోని కణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కణాలు, పదార్థ ధర్మం గురించి వివరించడానికి ఈ ఆధునిక భౌతికశాస్త్రం దోహదపడుతుంది.

            19వ శతాబ్దంలో ‘మాక్స్‌ప్లాంక్’ అనే భౌతిక శాస్త్రవేత్త ‘క్వాంటం సిద్ధాంతం’ ప్రతిపాదించారు. ఈ సిద్ధాంతం భౌతికశాస్త్ర విభాగంలో ఎన్నో అంశాలను వివరించడంతోపాటు నూతన ఆవిష్కరణలకు పునాది వేసింది. ఈ పాఠంపై అనేక పోటీ పరీక్షల్లో వస్తున్న ప్రశ్నలను దృష్టిలో ఉంచుకొని రూపొందించిన కొన్ని ముఖ్యాంశాలు.

• ఆటమ్ అంటే గ్రీకు భాషలో విభజించడానికి వీలులేనిది అర్థం.
• పరమాణువు అత్యంత సూక్ష్మమైన కణం అని డాల్టన్ అనే శాస్త్రవేత్త భావించారు. ఈయన 1808లో పరమాణు సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించారు. డాల్టన్‌ను పరమాణు పితామహుడిగా అభివర్ణిస్తారు.
• పరమాణువును విభజించవచ్చని అభిప్రాయపడి, పరమాణు నమూనాను పుచ్చకాయతో పోల్చినవారు - జేజే థామ్సన్
• పుచ్చకాయలోని నల్లని గింజలు రుణావేశాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
• పరమాణువులో ఉండే ప్రాథమిక కణాలు - ప్రోటాన్, ఎలక్ట్రాన్, న్యూట్రాన్
• పరమాణు కేంద్రకంలో ఉండే కణాలు - ప్రోటాన్‌లు, న్యూట్రాన్‌లు
• పరమాణు కేంద్రకంలో లేని కణం - ఎలక్ట్రాన్
• పరమాణు కేంద్రకం ధనావేశాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
• ప్రాథమిక కణాల్లో ఆవేశ రహిత కణం - న్యూట్రాన్
• ప్రాథమిక కణాల్లో ద్రవ్యరాశి స్వల్పంగా ఉండే కణం - ఎలక్ట్రాన్
• పరమాణు పరిమాణాన్ని తెలిపేందుకు వాడే ప్రమాణంయ (ఆంగ్‌స్ట్రామ్).
  1Å= 10–8 సెం.మీ. లేదా 10–10 మీ.
• పరమాణు కేంద్రక వ్యాసార్ధాన్ని తెలిపే ప్రమాణం ఫెర్మి
  ఫెర్మి = 10–13 సెం.మీ. లేదా 10–15 మీ.
  పొడవును కొలవడానికి ఉపయోగించే అతిచిన్న ప్రమాణమే ఫెర్మి. అమెరికాలో 1942, డిసెంబర్‌లో న్యూక్లియర్ రియాక్టర్‌ను తయారుచేసిన ఎన్‌రిక్ ఫెర్మి పేరు మీదనే ఈ ప్రమాణాన్ని తీసుకున్నారు.
• పొడవును కొలవడానికి వాడే అతిపెద్ద ప్రమాణం పార్‌సెక్.
  పార్‌సెక్ = 3.26 కాంతి సంవత్సరం
• పార్‌సెక్‌ను నక్షత్రాల మధ్య దూరం కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.
• కాంతి శూన్యంలో ఒక సంవత్సర కాలంలో ప్రయాణించిన దూరాన్ని కాంతి సంవత్సరం అంటారు.
• భూమి, నక్షత్రాల మధ్య దూరాన్ని కాంతి సంవత్సరాల్లో కొలుస్తారు.
• కాంతి సంవత్సరం = 9.46×1012 కి.మీ.
                        = 9.46×10–15 మీ.
• పరమాణు కేంద్రకానికి ధనావేశం ఉంటుందని రూథర్‌ఫర్డ్ α - కణ పరిక్షేపణ ప్రయోగంతో వివరించారు. ఈయణ్ని పరమాణు కేంద్రక పితామహుడు అని పేర్కొంటారు. పరమాణు నిర్మాణాన్ని గ్రహమండల నమూనాతో వివరించారు.
• పరమాణు కేంద్రకంలో ఉండే కణాల మధ్య బలాలు - కూలుంబ్ బలాలు.
• పరమాణు కేంద్రకానికి, దానిచుట్టూ తిరిగే ఎలక్ట్రాన్‌కు మధ్య పని చేసే బలాలు - స్థిర విద్యుదాకర్షణ బలాలు
• పరమాణు కేంద్రకంలో ఉండే ప్రోటాన్‌ల సంఖ్యను పరమాణు సంఖ్య(z) అంటారు.
• పరమాణు కేంద్రకంలో ఉండే కణాల ద్రవ్యరాశుల మొత్తాన్ని పరమాణు ద్రవ్యరాశి అంటారు.
• కేంద్రకంలోని విడివిడి అనుఘటకాల మొత్తం ద్రవ్యరాశికి, కేంద్రకం మొత్తం ద్రవ్యరాశికి మధ్య ఉండే వ్యత్యాసాన్ని ద్రవ్యరాశి లోపం(Dm) అంటారు.
• ద్రవ్యరాశి లోపం అనేది కేంద్రక స్థిరత్వానికి కొలమానం.
• జర్మనీ దేశానికి చెందిన శాస్త్రవేత్త ఆల్బర్ట్ ఐన్‌స్టీన్ ద్రవ్యరాశి శక్తి తుల్యతా నియమాన్ని ప్రతిపాదించారు.

ఐన్‌స్టీన్ ప్రతిపాదనలు

• ద్రవ్యరాశి- శక్తి తుల్యతా నియమం E = mc2
• సాపేక్షతా సిద్ధాంతం
• కాంతి విద్యుత్ ఫలితం. ఈ ఫలితాన్ని నిరూపించినందుకు 1921లో ఐన్‌స్టీన్‌కు నోబెల్ బహుమతి లభించింది.
• ఐన్‌స్టీన్‌ను మిలీనియం శాస్త్రవేత్తగా పిలుస్తారు.
• కేంద్రకంలోని కణాలను బంధించడానికి అవసరమయ్యే శక్తిని బంధన శక్తి అంటారు.
  కేంద్రక బంధన శక్తి (B.E.) = ద్రవ్యరాశి లోపం (△m) × 931.5 mev
• ఒకే పరమాణు సంఖ్య కలిగి విభిన్న ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు, విభిన్న న్యూట్రాన్‌ల సంఖ్యలు ఉండే మూలకపు పరమాణువులను ఐసోటోపులు అంటారు.
• ఐసోటోపులను థామ్సన్, ఆస్టన్ కనుగొన్నారు.
• మానవ శరీరంలోని రక్త సరఫరాలో ఉండే లోపాలు తెలుసుకోవడానికి, హృదయస్పందనను నియంత్రించడానికి వాడే ఐసోటోపు - రేడియో సోడియం
• యంత్ర భాగాల అరుగుదల, మొక్కలు గ్రహించిన నీటిశాతం కనుగొనడానికి, మెదడులో ఏర్పడిన కణతి స్థానం గుర్తించడానికి వాడే ఐసోటోపు - రేడియో పాస్ఫరస్
• కాన్సర్ గడ్డల చికిత్సలో వాడే ఐసోటోపు - రేడియో కోబాల్ట్ (కోబాల్ట్ ఉపయోగించి చేసే చికిత్సను కోబాల్ట్ థెరపీ అంటారు)
• శిలాజాల వయస్సును కనుగొనడానికి ఉపయోగించే పద్ధతి - కార్బన్ డేటింగ్ (కార్బన్ డేటింగ్‌ను లిబ్బి అనే శాస్త్రవేత్త వివరించారు.)
• భూమి, శిలల వయస్సును అంచనా వేయడానికి, ఉపయోగించే ఐసోటోపు - యురేనియం డేటింగ్
• ఖనిజ లవణాలను కనుగొనడానికి ఉపయోగించే ఐసోటోపు - రేడియో సల్ఫర్
• రేడియో ఐసోటోపుల ఉత్పత్తిలో ప్రపంచంలో ప్రథమ స్థానంలో ఉన్న దేశం - భారత్
• ఒకే ద్రవ్యరాశి సంఖ్య కలిగి ఉండి, విభిన్న పరమాణు సంఖ్యలు, విభిన్న న్యూట్రాన్ సంఖ్యలు ఉండే మూలక కేంద్రాన్ని ఐసోబార్ అంటారు.
• ఒకే న్యూట్రాన్ సంఖ్య కలిగి, విభిన్న ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు, విభిన్న పరమాణు సంఖ్యలు ఉండే మూలక కేంద్రాన్ని ఐసోటోన్‌లు అంటారు.
• ఒకే పరమాణు సంఖ్య, ఒకే ద్రవ్యరాశి సంఖ్య, ఒకే న్యూట్రాన్ సంఖ్య కలిగి, విభిన్న రేడియోధార్మికతలు, విభిన్న భౌతిక ధర్మాలు ఉండే మూలక కేంద్రాన్ని ఐసోమర్ అంటారు.
• రేడియోధార్మికతను 1896లో ఫ్రెంచి భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఎ.హెచ్. బెక్వరల్ వివరించారు.
• రేడియోధార్మికత కేంద్రక జలాల స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
• ప్రకృతిలోని ప్రాథమిక బలాల్లో అత్యంత బలమైంది - బలమైన కేంద్రక బలం.
• ప్రకృతిలో అత్యంత బలహీనమైన బలం - గురుత్వాకర్షణ బలం.
• కేంద్రకంలోని బలాలను కూలుంబ్ వర్గీకరించారు.
• ఆవేశానికి ప్రమాణం - కూలుంబ్
• పరమాణు సంఖ్య అధికంగా ఉన్నా, స్థిరత్వ ధర్మాన్ని ప్రదర్శించే మూలకం - సీసం. (సీసం లాటిన్ పేరు ప్లంబం. కాబట్టి దీన్ని pb తో సూచిస్తారు)
• ప్రొటీయం, డ్యుటీరియం, ట్రిటియంలను ఏర్పరిచే మూలకం - హైడ్రోజన్
• హైడ్రోజన్‌ను హెన్రీ కావెండిష్ కనుగొన్నారు. ఇది అత్యంత తేలికైన మూలకం.
• న్యూట్రాన్ రహిత ఏకైక మూలకం - హైడ్రోజన్
• అయోడిన్ లోపం వల్ల కలిగే వ్యాధి - గాయిటర్
• పరమాణు సంఖ్య 83 కంటే ఎక్కువగా ఉండే మూలక కేంద్రకాలు అస్థిరత్వం వల్ల వికిరణాలను ఉద్గారం చేస్తూ స్వచ్ఛంద, విఘటనం చెందే దృగ్విషయాన్ని సహజ రేడియోధార్మికత అంటారు.
• సహజ రేడియోధార్మికతను ఎ.హెచ్. బెక్వరల్ వివరించారు.
• యురేనియం నుంచి విడుదలైన వికిరణాలను బెక్వరల్ కిరణాలు పిలుస్తారు.
• DAEఅంటే.. Department of Atomic Energy
• BRIT అంటే.. Board of Radiation and Isotope Technology

ఎలక్ట్రాన్

• పరమాణువులోని మూల కణాల్లో మొదట కనుగొన్న కణం - ఎలక్ట్రాన్
• దీనిని 1897లో కనుగొన్నారు.
• ఎలక్ట్రాన్‌ను జె.జె.థామ్సన్ ప్రయోగపూర్వకంగా కనుగొన్నాడు.
• రుణావేశ కణానికి జి.జె. స్టోనీ ఎలక్ట్రాన్ అని పేరు పెట్టాడు.
• ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యరాశి, ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశిలో 1837వ వంతు ఉంటుంది.
• ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశం, ద్రవ్యరాశుల మధ్య నిష్పత్తిని ఎలక్ట్రాన్ విశిష్టావేశం అంటారు.
• ఎలక్ట్రాన్ విశిష్టావేశం (e/m) (సెం.మీ) విలువ: 1.759×1011  col / kg
• ఈ విలువను జేజే థామ్సన్ కనుగొన్నాడు.

న్యూట్రాన్

• న్యూట్రాన్‌ను 1932లో జేమ్స్ ఛాడ్విక్ కనుగొన్నాడు.
• న్యూట్రాన్‌కు కేంద్రకం బయట జీవితకాలం.. 13 నిమిషాలు.
• న్యూట్రాన్ ద్రవ్యరాశి విలువ ప్రోటాన్ మూలకణ ద్రవ్యరాశికి దాదాపుగా సమానంగా ఉంటుంది.
• కేంద్రక విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియలో ఉపయోగపడే మూలకణం న్యూట్రాన్.

ప్రోటాన్

• ప్రోటాన్‌ను మొదట గోల్డ్ స్టెయిన్ గుర్తించాడు.
• 1920లో రూథర్‌ఫర్డ్ ప్రోటాన్‌ను ప్రయోగపూర్వకంగా కనుగొన్నాడు.
• ప్రోటాన్ ద్రవ్యరాశి: 1.0073 a.m.u.
• ప్రోటాన్ ఆవేశం +1.602×10-19  col
• పరమాణు కేంద్రకం ఆవేశానికి కారణమైన మూలకం ప్రోటాన్.