પ્લાંકનો અચળાંક (Planck’s Constant)

February, 1999

પ્લાંકનો અચળાંક (Planck’s Constant) : 6.626 × 10–34 જૂલ-સેકન્ડ મૂલ્ય ધરાવતો વૈશ્વિક અચળાંક.

કાળા પદાર્થનું વિકિરણ, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર અને કૉમ્પ્ટન અસર જેવી ઘટનાઓ પ્રશિષ્ટવાદને આધારે સમજાવી શકાતી નથી. તેમની સમજૂતી માટે સૌપ્રથમ પ્લાંકે 1900માં ક્વૉન્ટમ સિદ્ધાંત પ્રતિપાદિત કર્યો.

પ્લાંકના સિદ્ધાંતમાં કાળા પદાર્થનો ખ્યાલ વિશિષ્ટ છે. પદાર્થ ઉપર આપાત થતી બધી ઊર્જાનું તે શોષણ કરે તો તેવા પદાર્થને સંપૂર્ણપણે કાળો પદાર્થ કહે છે, અથવા આવો પદાર્થ સો ટકા ઊર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે. પ્લાંકે તેમના સિદ્ધાંતમાં જણાવ્યું કે પદાર્થ ઊર્જાનું શોષણ અથવા ઉત્સર્જન ઊર્જાના જથ્થા (quantum) સ્વરૂપે કરે છે. ઊર્જાનો આ જથ્થો ઊર્જાની આવૃત્તિ (ν)ના સમપ્રમાણમાં હોય છે.

એટલે કે શોષાતી કે ઉત્સર્જન પામતી ઊર્જા E ∝ ν થાય છે.

E = hν         જ્યાં h પ્લાંકનો અચળાંક છે.

ઊર્જાના આ ક્વૉન્ટમ(hν)ને ફોટૉન કહે છે. વ્યાપક રીતે, વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણનું શોષણ, ઉત્સર્જન અને પ્રસરણ ફોટૉનસ્વરૂપે થાય છે. ફોટૉનને શક્તિનો કણ ગણી શકાય. પ્લાંકના અચળાંક (h)ને સાંકળી લેતો ફોટૉન કાળા પદાર્થના વિકિરણ, ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર અને કૉમ્પ્ટન અસરને સફળતાપૂર્વક સમજાવી શકે છે.

E = hν મુજબ લાલ પ્રકાશ ઓછી ઊર્જા ધરાવે છે; કારણ કે તેને માટે આવૃત્તિ (ν)નું મૂલ્ય ઓછું હોય છે; જ્યારે વાદળી પ્રકાશ વધુ ઊર્જા ધરાવે છે; કારણ કે તેને માટે આવૃત્તિ(ν)નું મૂલ્ય વધારે હોય છે.

પ્લાંકનો અચળાંક h ઊર્જાનો મૂળભૂત જથ્થો અથવા કાર્ય(action)નો જથ્થો સૂચવે છે. ફોટૉનની ઓળખ માટે આ અચળાંક જવાબદાર છે.

આવો ફોટૉન વિકિરણને કણની જેમ વર્તવા માટે ફરજ પાડે છે. પ્લાંકના અચળાંક hનાં પારિમાણિક (dimensional) સૂત્રને નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય છે. E = hν હોઈ,

આ રીતે પ્લાંકના અચળાંક hને કણના કોણીય વેગમાનના નાનામાં નાના ક્વૉન્ટમ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે.

વેગમાન એ ગતિ કરતા કણ સાથે સંકળાયેલ ભૌતિક રાશિ છે. આથી પ્લાંકનો અચળાંક h ગતિ દર્શાવે છે.

આનંદ પ્ર. પટેલ