Η βασική διαφορά μεταξύ της Θεωρίας Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων και της Κβαντικής Θεωρίας του Planck είναι ότι η Θεωρία Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων δεν εξηγεί τα φαινόμενα ακτινοβολίας του μαύρου σώματος και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ενώ η Κβαντική Θεωρία του Planck εξηγεί τα φαινόμενα ακτινοβολίας του μαύρου σώματος και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο..
Αν θερμάνουμε μια ουσία (η οποία έχει υψηλό σημείο τήξης), αυτή πρώτα παίρνει κόκκινο χρώμα, μετά μετατρέπεται σε κίτρινο χρώμα, το οποίο στη συνέχεια αρχίζει να λάμπει με λευκό και μπλε φως. Μόλις η ουσία θερμανθεί έτσι, την ονομάζουμε «μαύρο σώμα» και η ακτινοβολία που προκύπτει (που εκπέμπει η ουσία) είναι «ακτινοβολία μαύρου σώματος». Ωστόσο, δεν μπορούμε να εξηγήσουμε πώς συμβαίνει αυτό χρησιμοποιώντας τη θεωρία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, αλλά η κβαντική θεωρία του Planck το εξηγεί καλά.
Τι είναι η Θεωρία Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων;
Η Θεωρία Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων είναι μια θεωρία στη χημεία που αναπτύχθηκε από τον James Clark Maxwell το 1864. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, υπάρχουν πολλά σημεία σχετικά με την ακτινοβολία που εκπέμπεται από μια ουσία.
Αυτοί οι βαθμοί είναι οι ακόλουθοι:
- Η ενέργεια εκπέμπεται από οποιαδήποτε πηγή συνεχώς με τη μορφή ακτινοβολούμενης ενέργειας.
- Η ακτινοβολία έχει δύο πεδία που ταλαντώνονται κάθετα μεταξύ τους. ηλεκτρικό πεδίο και μαγνητικό πεδίο. Και τα δύο αυτά πεδία είναι κάθετα στη διαδρομή της ακτινοβολίας.
- Η ακτινοβολία έχει κυματικά χαρακτηριστικά και ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός. Το ονομάζουμε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
- Αυτή η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία δεν απαιτεί ύλη για διάδοση.
Το «κύμα» που περιγράφεται σε αυτή τη θεωρία έχει πολλά χαρακτηριστικά. Το μήκος κύματος του κύματος είναι η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών ή κοιλοτήτων του κύματος. Ένας αριθμός κυμάτων που διέρχονται από ένα σημείο ανά δευτερόλεπτο είναι η συχνότητα του κύματος. Η γραμμική απόσταση που διανύει το κύμα ανά δευτερόλεπτο είναι η ταχύτητα. Ο αριθμός κύματος είναι ο αριθμός των κυμάτων που υπάρχουν σε μήκος ενός εκατοστού.
Εικόνα 01: Μήκος ηλεκτρομαγνητικού κύματος
Χρησιμοποιώντας αυτή τη θεωρία, μπορούμε να αναπτύξουμε το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί σε αυτή τη θεωρία. Αυτοί οι περιορισμοί είναι οι εξής:
- Δεν μπορεί να εξηγήσει την ακτινοβολία του μαύρου σώματος.
- Και, δεν εξηγεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
- Δεν μπορεί να εξηγήσει πώς η θερμοχωρητικότητα μεταβάλλει τη θερμοκρασία των στερεών.
- Επιπλέον, δεν μπορεί να εξηγήσει τα φάσματα γραμμής των ατόμων.
Τι είναι η Κβαντική Θεωρία του Planck;
Η Κβαντική Θεωρία του Πλανκ είναι μια θεωρία στη χημεία που αναπτύχθηκε από τον Μαξ Πλανκ το 1900. Αυτή η θεωρία είναι σαν μια τροποποίηση για τη θεωρία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων επειδή μπορούμε να εξηγήσουμε πράγματα που η θεωρία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων δεν μπορούσε να εξηγήσει. Τα σημαντικά σημεία αυτής της θεωρίας είναι τα εξής:
- Η ακτινοβολούμενη ενέργεια εκπέμπει ή απορροφάται ασυνεχώς ως ενεργειακά πακέτα, τα οποία ονομάζουμε κβάντα.
- Η ενέργεια κάθε κβαντικού ισούται με το γινόμενο της σταθεράς του Planck και της συχνότητας της ακτινοβολίας.
- Πάντα η συνολική ποσότητα ενέργειας που εκπέμπει ή απορροφά μια ουσία είναι ένας ακέραιος αριθμός κβαντών.
Επιπλέον, αυτή η θεωρία εξήγησε τα φαινόμενα της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο που η θεωρία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων απέτυχε να εξηγήσει. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, όταν θερμαίνουμε μια ουσία, τα άτομα αυτής της ουσίας απορροφούν ενέργεια από τη θερμότητα και αρχίζουν ταλαντώσεις για να εκπέμπουν ακτινοβολία. όταν θερμαίνουμε περαιτέρω την ουσία, εκπέμπει όλο και περισσότερη ακτινοβολία. Στη συνέχεια, η ουσία εκπέμπει ακτινοβολία με τη χαμηλότερη συχνότητα του ορατού εύρους που δίνει κόκκινο χρώμα, και η επόμενη είναι κίτρινο χρώμα και ούτω καθεξής.
Εικόνα 02: Φάσμα μαύρου σώματος
Όταν εξετάζουμε την εξήγηση για το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ας καταλάβουμε πρώτα τι είναι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Όταν η ακτινοβολία χτυπά την επιφάνεια ενός μετάλλου, προκαλεί την εκπομπή ηλεκτρονίων στην επιφάνεια του μετάλλου. Αυτό είναι αυτό που ονομάζουμε φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
Εικόνα 03: Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Σύμφωνα με την Κβαντική Θεωρία του Planck, όταν το φως προσπίπτει σε μια επιφάνεια, τα κβάντα της φωτεινής ακτινοβολίας δίνουν όλη την ενέργεια στα ηλεκτρόνια της επιφάνειας. Ως εκ τούτου, τα ηλεκτρόνια αποσπώνται από την επιφάνεια και εκτινάσσονται από την επιφάνεια, εάν η προσπίπτουσα ακτινοβολία έχει ενέργεια ίση με τη δύναμη έλξης μεταξύ του ατομικού πυρήνα και του ηλεκτρονίου.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της θεωρίας ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και της κβαντικής θεωρίας του Planck;
Η Θεωρία Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων είναι μια θεωρία στη χημεία που αναπτύχθηκε από τον James Clark Maxwell το 1864, ενώ η Κβαντική Θεωρία του Planck είναι μια θεωρία στη χημεία που αναπτύχθηκε από τον Max Planck το 1900. Η βασική διαφορά μεταξύ της θεωρίας ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και της κβαντικής θεωρίας του Planck είναι ότι Η θεωρία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων δεν εξηγεί τα φαινόμενα ακτινοβολίας του μαύρου σώματος και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ενώ η κβαντική θεωρία του Planck εξηγεί τα φαινόμενα ακτινοβολίας μαύρου σώματος και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Επιπλέον, μια άλλη διαφορά μεταξύ της θεωρίας ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και της κβαντικής θεωρίας του Planck είναι ότι σύμφωνα με τη θεωρία ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, η ακτινοβολία είναι συνεχής αλλά, σύμφωνα με την Κβαντική Θεωρία του Planck, η ακτινοβολία είναι ασυνεχής.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τη διαφορά μεταξύ της θεωρίας ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και της κβαντικής θεωρίας του Planck σε μορφή πίνακα.
Σύνοψη – Θεωρία Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων εναντίον Κβαντικής Θεωρίας του Planck
Οι δύο θεωρίες Θεωρία Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων και Κβαντική Θεωρία του Planck εξηγούν τη συμπεριφορά της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από μια ουσία. Ωστόσο, η βασική διαφορά μεταξύ της Θεωρίας Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων και της Κβαντικής Θεωρίας του Planck είναι ότι η Θεωρία Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων δεν εξηγεί τα φαινόμενα ακτινοβολίας του μαύρου σώματος και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ενώ η Κβαντική Θεωρία του Planck εξηγεί τα φαινόμενα ακτινοβολίας μαύρου σώματος και το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.
