Nature of Electron (الیکٹران کی ماہیت)
الیکٹران جدید Physics (طبیعات) اورChemistry (کیمیا) میں ایک Fundamental (بنیادی) Particle (ذرہ) ہے۔ یہ اپنے اندر Negative Charge (منفی بار) رکھتا ہے اورAtom (جوہر ) کے Nucleus (مرکزے ) کے گرد چکر لگاتا ہے۔ الیکٹران کی دریافت نے Universe ( کائنات) اورAtomic Structure(جوہری یا ایٹمی ساخت) کے بارے میں ہمارے علم میں ایک انقلاب برپا کردیا۔
الیکٹران کی Nature (ماہیت) کا مطالعہ ہمیںAtoms (جوہروں) کی ساخت اور کائنات کی بنیادیCharacteristics (خصوصیات) کو سمجھنے میں مدد دیتا ہے۔ یہ علم نہ صرف Scientific (سائنسی) ترقی کا باعث بنتا ہے بلکہ عملی زندگی میں بھی ہمیں بے شمار سہولتیں فراہم کرتا ہے۔
دریافت (Discovery)
الیکٹران کی دریافت کا سہرا British Physicist (برطانوی طبیعات دان) Sir J.J. Thomson (سر جے جے تھامسن) کے سر ہے۔ انہوں نے سنہ ۱۸۹۷ء میںCathode Ray Tube کی مدد سے الیکٹران کے وجود کا ثبوت فراہم کیا۔ ان Experiments (تجربات) سے معلوم ہوا کہ الیکٹران پر منفی بار ہے اور یہ جوہر کے اندر ایک بنیادی ذرہ ہے۔
Source: https://en.wikipedia.org/wiki/Cathode-ray_tube#/media/File:Cathode_ray_Tube.PNG
ساخت (Structure)
الیکٹران ایکSubatomic Particle(ذیلی جوہری ذرہ) ہے۔ الیکٹرانز مختلف Orbits (مداروں ) یا Shells (خولوں) میںAtomic Nucleus (جوہر کے مرکز ) کے گرد چکر لگاتے ہیں۔ ہرOrbit(مدار) یا Shell (خول )کی ایک Specific Energy (مخصوص توانائی) ہوتی ہے اور ایک الیکٹران اس مدار یا خول میں رہتا ہے جہاں اس کی توانائی مطابقت رکھتی ہے۔
Source: https://en.wikipedia.org/wiki/Electron#/media/File:Bohr_atom_model_English.svg
خواص (Properties)
الیکٹران کے درج ذیل خواص ہوتے ہیں:
1۔Charge (بار):الیکٹران کا بار Negative (منفی) ہوتا ہے جو 19-10 x-1.60217663 x coulombs ہے۔
2۔Mass(کمیت): الیکٹران کاMass (کمیت) بہت کم ہو تی ہے جو تقریباً 31-10 x 9.1093837 xکلوگرام ہے۔
3۔Spin (چکر): الیکٹران کا چکر آدھا (2/1)ہوتا ہےجو ایک Quantum Mechanical (قدریہ میکانیاتی) Property (خاصیت) ہے۔ یاد رہے کہQuantum Mechanics (قدریہ میکانیات) Quantum Theory (قدری نظریے) کی Mathematical Form(ریاضیاتی شکل) ہےجو Particles(ذرّات) کی Movement(حرکت) اور ان کی Mutual Interaction( باہمی تعامل) سے تعلق رکھتی ہے۔
Wave -Particle Duality
(موج اور ذرے کا دوہراپن): 1924ء میں French Physicist (فرانسیسی طبیعات دان) Louis de Broglie (لوئس ڈی بروگلی) کی طرف سے پیش کیا گیا موج اور ذرے کے دوہرے پن کا Concept(تصور) یہ ہے کہ الیکٹران جیسے ذرّاتWave (موج) اور ذرہ دونوں کے خواص کو ظاہر کرتے ہیں۔ لوئس ڈی بروگلی نےTheory ( نظریہ) پیش کیا کہ ہر Moving(حرکت پذیر) ذرہ ایک Wavelength (طول موج) رکھتا ہے جو ذرے کے Momentum(رفتار یعنی حرکت پذیر کمیت) کے Inversely Proportional(معکوس متناسب) ہوتی ہے۔ اس طول موج کو ڈی بروگلی طول موج کا نام دیا گیا ہے۔ یہ Duality ( دوہرے پن) کا تصور قدریہ میکانیات کی بنیاد ہےجوAtomic(جوہری ) اور Subatomic (ذیلی جوہری ) جہان کے بارے میں ہمارے علم اور سمجھ بوجھ میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔
Wave-like Properties (a (موج نما خواص): الیکٹرانز Interference (مداخلت) اور Diffraction (انکسار) پر مشتمل تجربات میں Wave-like (موج نما) رویہ ظاہر کرتے ہیں۔ جب الیکٹران کی Beam (شعاع) کو Double Vertical Slit (دوہرےعمودی شگاف) سے گزارا جاتا ہے تو Detection Screen (پتہ لگانے والی اسکرین) پر Light Waves (روشنی کی امواج) کی طرح کا ایک تداخل کاPattern (نمونہ) ابھرتا ہے۔ یہ نمونہ الیکٹرانز کی Waves (امواج) کے Constructive (تعمیری) اور Destructive (تخریبی) تداخل سے پیدا ہوتا ہے۔ یاد رہے کہWave ( موج) دراصل ایک خلل یا تغیر ہے جوEnergy ( توانائی) کو منتقل کرتا ہے۔
Source: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cd/Double-slit.svg
Particle-like Properties (b (ذرہ نما خواص)
Discrete Energy Level (منفرد توانائی کی سطح )
الیکٹرانز مرکزے کے گرد منفرد توانائی کی سطحوں یا خولوں پر موجود ہوتے ہیں۔ الیکٹرانز صرف مخصوصEnergy States (توانائی کی حالتوں) میں موجود ہوسکتے ہیں۔ یہ طرز عمل ایک ذرے کی خصوصیت ہے کیونکہ الیکٹرانز ان سطحوں یا خولوں کے درمیان توانائی کو Photon (فوٹون) کی شکل میں Absorb (جذب) یا Emit (خارج) کرتے ہوئے منتقل ہوتے ہیں۔
Definite Charge(قطعی بار) اور کمیت
الیکٹران میں Negative Electric Charge (منفی برقی بار) ہوتا ہے جو 19-10 x-1.60217663 x
coulombs ہے۔اسی طرح الیکٹران کی کمیت تقریباً
31-10 x 9.1093837 x کلوگرام ہے۔ یہ معین خواص الیکٹران کے ذرہ ہونے کی نشاندہی کرتے ہیں۔
Localized Interactions (مرتکزشدہ تعاملات)
Photoelectric Effect(ضیاء برقی اثر) جیسے تجربات میں الیکٹرانز ذرات کی طرح برتاؤ کرتے ہیں۔ جبLight ( روشنی) Metal ( دھات (کی سطح پر پڑتی ہے تو روشنی میں توانائی کی ضروری اور کافی مقدار ہونے پر الیکٹرانز خارج ہوتے ہیں۔ اسPhenomenon(رجحان)کی وضاحت صرف اسی صورت میں کی جا سکتی ہے جب روشنی کو Photon Particles(فوٹون ذرات) پر مشتمل سمجھا جائے جو Individual Electrons (انفرادی الیکٹرانز) کو توانائی منتقل کرتے ہیں۔ اسی طرح یہ فوٹون ذرات توانائی کے اخراج کا بھی باعث بنتے ہیں۔
قدریہ میکانیات میں الیکٹران
الیکٹران کی ماہیت کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے قدریہ میکانیات پر غور کرنا ضروری ہے۔ قدریہ میکانیات کے مطابق ایک الیکٹران کیPosition ( جگہ ) اوررفتار یعنی حرکت پذیر کمیت کا بیک وقت قطعی طور پر تعین نہیں کیا جا سکتا۔ یہ Principle(اصول) جرمن طبیعات دان Werner Karl Heisenberg (ورنر کارل ہائزنبرگ) کےUncertainty Principle (غیر یقینی اصول) کے نام سے جانا جاتا ہے۔
الیکٹرانز کی Configuration (ترتیب)
الیکٹرانز توانائی کی مختلف سطحوں یا خولوں میں Organized (منظم) ہوتے ہیں، جنہیں الیکٹرانز کی ترتیب کہا جاتا ہے۔ یہ ترتیب Elements (عناصر) کیChemical Properties ( کیمیائی خواص ) کا تعین کرتی ہے۔ مثال کے طور پرHydrogen( ہائیڈروجن) کے K Shell (خول نمبر 1) میں ایک الیکٹران ہوتا ہے، جبکہ Helium (ہیلیم) کے خول نمبر 1 میں دو الیکٹرانز ہوتے ہیں۔
Source: https://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric_effect#/media/File:Photoelectric_effect_in_a_solid_-_diagram.svg
Chemical Bonding (کیمیائی جوڑ)
الیکٹرانز مختلف قسم کے کیمیائی جوڑ میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ الیکٹرانز کی Sharing (بانٹ)، منتقلی اور جذب ہونےکے نتیجے میں مختلفChemical Compounds ( کیمیائی مرکبات )بنتے ہیں۔
الیکٹران کا Practical (عملی ) استعمال
الیکٹران کی ماہیت اور خواص کا مطالعہ اس کے متعدد عملی استعمال کا باعث بنا ہے۔
(الیکٹرانک آلات) میں الیکٹران کا استعمالElectronic Devices
الیکٹرانک آلات میں الیکٹران کی حرکت بنیادی کردار ادا کرتی ہے۔ مختلفElectronic Components (الیکٹرانک اجزاء) جیسےDiode (ڈائیوڈ)،Transistor ( ٹرانزسٹر) اورResistor ( ریزسٹر) میں الیکٹرانز کی حرکت یعنی Electric Current(برقی رو) کے بہاؤ کوControl ( کنٹرول) کر کے مختلف کام لیے جاتے ہیں۔
1۔Diode میں الیکٹران کا استعمال
Diode ایکElectronic Component (الیکٹرانک جزو) ہے جو برقی رو کو صرف ایک سمت میں گزرنے دیتا ہے۔ اس میں الیکٹران کا بہاؤ Anode +ve ( مثبت اینوڈ) سےCathode-ve (منفی کیتھوڈ) کی سمت میں ہوتا ہے۔
2۔ Transistor میں الیکٹران کا استعمال
Transistor ایک Semiconductor Device (نیم موصل آلہ) ہے جو برقی رو کو صرف مقررہ وقت پر گزارنے اور Electrical Signal (برقی سگنل) کو Amplify (بڑھا) کر طاقتور بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس سارے عمل میں الیکٹران اورHoles / +ve Charge Carriers (چھیدیا مثبت بار برداروں یعنی الیکٹران کے پیچھے رہ جانے والے مجازی ذروں) کی حرکت کار فرما ہوتی ہے۔
Communication Technology (مواصلاتی فن آوری) میں الیکٹران کا استعمال
الیکٹران کی مدد سے مختلفCommunication Devices(مواصلاتی آلات) جیسے ریڈیو، TV (ٹیلی ویژن) اور موبائل فون میں سگنلز کی فراہمی ممکن ہوتی ہے۔
1۔ ریڈیو میں الیکٹران کا استعمال
Radio Signals ( ریڈیائی سگنلز) کی فراہمی میں الیکٹرانک سرکٹ اور اینٹینا کے ذریعےالیکٹران کی حرکت سےRadio Waves (ریڈیائی امواج) پیدا کی جاتی ہیں جو ہوا میں سفر کر کے Radio Set (ریڈیو سیٹ) تک پہنچتی ہیں۔
2۔ٹیلی ویژن میں الیکٹران کا استعمال
ٹیلی ویژن میں Electron Beam (الیکٹران کی شعاع ) کا استعمال کر کےPicture ( تصویر) کوScreen (پردے) پر ابھارا جاتا ہے۔ الیکٹران کی شعاعیں پردے پر مختلف Points (نقطوں) کو Hit کرکے تصویر بناتی ہیں۔
کمپیوٹر میں الیکٹران کا استعمال
کمپیوٹر میں ا لیکٹران کا استعمالData Processing (معلومات بندی) اور Data Storage (معلومات ذخیرہ کرنے) میں کیا جاتا ہے۔
1۔ Microprocessor میں الیکٹران کا استعمال
Microprocessor (مربوط سرکٹ جس میں کمپیوٹر کے تمام مرکزی معلومات بندی کے کام سر انجام پاتے ہیں) میں Data Processing (معلومات بندی) جیسےAddition (جمع)، Subtraction (تفریق)، Multiplication (ضرب) اور Division (تقسیم) وغیرہ کے کام تیز رفتاری سے الیکٹرانزکی ترتیب شدہ حرکت سے ہی ممکن ہوتے ہیں۔
2۔ Memory Chip (کمپیوٹر کا وہ حصہ جہاں یادداشت ذخیرہ کی جاتی ہیں) میں الیکٹران کا استعمال
Memory Chip کے الیکٹرانک سرکٹ میں الیکٹرانز کی ترتیب شدہ حرکت سے Data (اعداد و شمار) کو Store (ذخیرہ) اورRetrieve (باز یافت) کیا جاتا ہے۔
Medical Field (طبی میدان) میں الیکٹران کا استعمال
الیکٹران طبی میدان میں بھی بہت اہمیت کا حامل ہے۔
1۔ MRI (میگنیٹک ریزوننس امیجنگ یعنی مقناطیسی اصدائی تصویر سازی) میں الیکٹران کا استعمال:MRI کے لیے الیکٹرانک سرکٹ میں الیکٹرانز کی حرکت سےMagnetic Field (مقناطیسی میدان) پیدا کیا جاتا ہے جس سےانسانی جسم کے مختلف حصوں کی تفصیلی تصاویر لی جاتی ہیں۔
2۔ ECG (الیکٹروکارڈیو گرام یعنی برقی نگارش قلب جس کی مدد سے دل کی دھڑکن کا گراف تیار ہوتا ہے) میں الیکٹران کا استعمال:
ECG میں بھی الیکٹرانز ہی کی مدد سے دل کیElectrical (برقی) سرگرمی کو دیکھا جاتا ہے۔
