Ključna razlika med teorijo elektromagnetnega valovanja in Planckovo kvantno teorijo je v tem, da teorija elektromagnetnega valovanja ne pojasnjuje pojavov sevanja črnega telesa in fotoelektričnega učinka, medtem ko Planckova kvantna teorija pojasnjuje pojave sevanja črnega telesa in fotoelektrični učinek.
Če snov (ki ima visoko tališče) segrevamo, se le-ta najprej obarva rdeče, nato preide v rumeno barvo, ki nato začne svetiti z belo in modro svetlobo. Ko se snov tako segreje, jo imenujemo "črno telo" in nastalo sevanje (ki ga snov oddaja) je "sevanje črnega telesa". Vendar ne moremo razložiti, kako se to zgodi s teorijo elektromagnetnega valovanja, toda Planckova kvantna teorija to dobro razloži.
Kaj je teorija elektromagnetnega valovanja?
Teorija elektromagnetnega valovanja je teorija v kemiji, ki jo je leta 1864 razvil James Clark Maxwell. V skladu s to teorijo obstaja več točk o sevanju, ki ga oddaja snov.
Te točke so naslednje:
- Energija neprekinjeno oddaja iz katerega koli vira v obliki sevalne energije.
- Sevanje ima dve polji, ki nihata pravokotno drug na drugega; električno polje in magnetno polje. Obe polji sta pravokotni na pot sevanja.
- Sevanje ima valovne značilnosti in potuje s hitrostjo svetlobe. Imenujemo ga elektromagnetno sevanje.
- To elektromagnetno sevanje ne potrebuje snovi za širjenje.
V tej teoriji opisan "val" ima več značilnosti. Valovna dolžina vala je razdalja med dvema zaporednima vrhovoma ali vdolbinama vala. Število valov, ki gredo skozi točko na eno sekundo, je frekvenca valovanja. Linearna razdalja, ki jo val prepotuje v eni sekundi, je hitrost. Valovno število je število prisotnih valov v dolžini enega centimetra.
Slika 01: Dolžina elektromagnetnega valovanja
Z uporabo te teorije lahko razvijemo elektromagnetni spekter. Vendar pa obstaja nekaj omejitev te teorije. Te omejitve so naslednje:
- Ne more pojasniti sevanja črnega telesa.
- In ne pojasnjuje fotoelektričnega učinka.
- Ne more pojasniti, kako toplotna kapaciteta spreminja temperaturo trdnih snovi.
- Poleg tega ne more pojasniti črtastih spektrov atomov.
Kaj je Planckova kvantna teorija?
Planckova kvantna teorija je teorija v kemiji, ki jo je leta 1900 razvil Max Planck. Ta teorija je kot modifikacija teorije elektromagnetnih valov, saj lahko razložimo stvari, ki jih teorija elektromagnetnih valov ne more razložiti. Pomembne točke te teorije so naslednje:
- Sevalna energija oddaja ali absorbira diskontinuirano kot energijske pakete, ki jih imenujemo kvanti.
- Energija vsakega kvanta je enaka produktu Planckove konstante in frekvence sevanja.
- Vedno je skupna količina energije, ki jo snov odda ali absorbira, celo število kvantov.
Poleg tega je ta teorija pojasnila pojav sevanja črnega telesa in fotoelektrični učinek, ki ju teorija elektromagnetnega valovanja ni uspela pojasniti. Po tej teoriji, ko segrejemo snov, atomi te snovi absorbirajo energijo iz toplote in začnejo nihati, da oddajajo sevanje; ko snov dodatno segrevamo, oddaja vedno več sevanja. Nato snov oddaja sevanje z najnižjo frekvenco vidnega območja, ki daje rdečo barvo, naslednja je rumena barva in tako naprej.
Slika 02: Spekter črnega telesa
Ko razmišljamo o razlagi fotoelektričnega učinka, najprej razumemo, kaj je fotoelektrični učinek. Ko sevanje zadene površino kovine, povzroči emisijo elektronov na površini kovine. Temu pravimo fotoelektrični učinek.
Slika 03: Fotoelektrični učinek
V skladu s Planckovo kvantno teorijo, ko svetloba pade na površino, kvanti svetlobnega sevanja predajo vso svojo energijo elektronom na površini. Če ima vpadno sevanje energijo, ki je enaka sili privlačnosti med atomskim jedrom in elektronom, se elektroni odtrgajo od površine in izstopajo s površine.
Kakšna je razlika med teorijo elektromagnetnega valovanja in Planckovo kvantno teorijo?
Teorija elektromagnetnega valovanja je teorija v kemiji, ki jo je leta 1864 razvil James Clark Maxwell, medtem ko je Planckova kvantna teorija teorija v kemiji, ki jo je leta 1900 razvil Max Planck. Ključna razlika med teorijo elektromagnetnega valovanja in Planckovo kvantno teorijo je, da teorija elektromagnetnega valovanja ne pojasnjuje pojavov sevanja črnega telesa in fotoelektričnega učinka, medtem ko Planckova kvantna teorija pojasnjuje pojava sevanja črnega telesa in fotoelektrični učinek. Poleg tega je druga razlika med teorijo elektromagnetnega valovanja in Planckovo kvantno teorijo ta, da je po teoriji elektromagnetnega valovanja sevanje zvezno, po Planckovi kvantni teoriji pa je sevanje diskontinuirano.
Spodnja infografika prikazuje razliko med teorijo elektromagnetnega valovanja in Planckovo kvantno teorijo v obliki tabele.
Povzetek – Teorija elektromagnetnega valovanja proti Planckovi kvantni teoriji
Dve teoriji Teorija elektromagnetnih valov in Planckova kvantna teorija pojasnjujeta obnašanje sevanja, ki ga oddaja snov. Vendar pa je ključna razlika med teorijo elektromagnetnega valovanja in Planckovo kvantno teorijo ta, da teorija elektromagnetnega valovanja ne pojasnjuje pojavov sevanja črnega telesa in fotoelektričnega učinka, medtem ko Planckova kvantna teorija pojasnjuje pojave sevanja črnega telesa in fotoelektrični učinek.
