Ključna razlika između teorije elektromagnetnih talasa i Planckove kvantne teorije je u tome što teorija elektromagnetnih talasa ne objašnjava fenomen zračenja crnog tela i fotoelektrični efekat, dok Plankova kvantna teorija objašnjava fenomen zračenja crnog tela i fotoelektrični efekat.
Ako zagrejemo neku supstancu (koja ima visoku tačku topljenja), ona prvo dobija crvenu boju, a zatim se pretvara u žutu boju, koja tada počinje da sija belom i plavom svetlošću. Jednom kada se supstanca zagreje na ovaj način, nazivamo je "crno telo", a rezultirajuće zračenje (koje supstanca emituje) je "zračenje crnog tela". Međutim, ne možemo objasniti kako se to događa korištenjem teorije elektromagnetnih valova, ali Planckova kvantna teorija to dobro objašnjava.
Šta je teorija elektromagnetnih talasa?
Teorija elektromagnetnih talasa je teorija u hemiji koju je razvio James Clark Maxwell 1864. Prema ovoj teoriji, postoji nekoliko tačaka o zračenju koje se emituje iz supstance.
Ovi bodovi su sljedeći:
- Energija emituje iz bilo kog izvora kontinuirano u obliku energije zračenja.
- Zračenje ima dva polja koja osciliraju okomito jedno na drugo; električno polje i magnetno polje. Oba ova polja su okomita na putanju zračenja.
- Zračenje ima karakteristike talasa i putuje brzinom svetlosti. Mi to zovemo elektromagnetno zračenje.
- Ova elektromagnetna zračenja ne zahtijevaju materiju za širenje.
"Talas" opisan u ovoj teoriji ima nekoliko karakteristika. Talasna dužina vala je udaljenost između dva uzastopna vrha ili korita vala. Broj talasa koji prolaze kroz tačku u jednoj sekundi je frekvencija talasa. Linearna udaljenost koju val prijeđe u jednoj sekundi je brzina. Talasni broj je broj talasa prisutnih u dužini od jednog centimetra.
Slika 01: Dužina elektromagnetnog talasa
Upotrebom ove teorije možemo razviti elektromagnetski spektar. Međutim, postoje neka ograničenja za ovu teoriju. Ova ograničenja su sljedeća:
- To ne može objasniti zračenje crnog tijela.
- I, to ne objašnjava fotoelektrični efekat.
- Ne može objasniti kako toplotni kapacitet varira od temperature čvrstih materija.
- Štaviše, ne može objasniti linijski spektar atoma.
Šta je Planckova kvantna teorija?
Planckova kvantna teorija je teorija u hemiji koju je razvio Max Planck 1900. Ova teorija je poput modifikacije teorije elektromagnetnih valova jer možemo objasniti stvari koje teorija elektromagnetnih valova ne može objasniti. Važne tačke u ovoj teoriji su sljedeće:
- Energija zračenja emituje ili apsorbuje diskontinuirano kao energetski paketi, koje nazivamo kvanti.
- Energija svakog kvanta jednaka je proizvodu Planckove konstante i frekvencije zračenja.
- Uvijek ukupna količina energije koju supstanca emituje ili apsorbuje je cijeli broj kvanta.
Štaviše, ova teorija je objasnila fenomen zračenja crnog tela i fotoelektrični efekat koji teorija elektromagnetnih talasa nije uspela da objasni. Prema ovoj teoriji, kada zagrevamo neku supstancu, atomi te supstance apsorbuju energiju iz toplote i pokreću oscilacije da emituju zračenje; kada dodatno zagrijavamo supstancu, ona emituje sve više i više zračenja. Tada supstanca emituje zračenje sa najnižom frekvencijom vidljivog opsega koja daje crvenu boju, a sledeća je žuta i tako dalje.
Slika 02: Black Body Spectrum
Kada razmatramo objašnjenje fotoelektričnog efekta, prvo da shvatimo šta je fotoelektrični efekat. Kada zračenje udari u površinu metala, ono uzrokuje emisiju elektrona na površini metala. To je ono što zovemo fotoelektrični efekat.
Slika 03: Fotoelektrični efekat
Prema Planckovoj kvantnoj teoriji, kada svjetlost udari u površinu, kvanti svjetlosnog zračenja svu svoju energiju predaju elektronima na površini. Dakle, elektroni se odvajaju od površine i izbacuju iz površine, ako upadno zračenje ima energiju jednaku sili privlačenja između atomskog jezgra i elektrona.
Koja je razlika između teorije elektromagnetnih talasa i Planckove kvantne teorije?
Teorija elektromagnetnih talasa je teorija u hemiji koju je razvio James Clark Maxwell 1864. dok je Planckova kvantna teorija teorija u hemiji koju je razvio Max Planck 1900. godine. Ključna razlika između teorije elektromagnetnih valova i Planckove je u tome što je kvantna teorija Teorija elektromagnetnih talasa ne objašnjava fenomen zračenja crnog tela i fotoelektrični efekat, dok Plankova kvantna teorija objašnjava fenomen zračenja crnog tela i fotoelektrični efekat. Štaviše, druga razlika između teorije elektromagnetnih valova i Planckove kvantne teorije je u tome što je prema teoriji elektromagnetnih valova zračenje kontinuirano, ali prema Planckovoj kvantnoj teoriji, zračenje je diskontinuirano.
Infografika ispod predstavlja razliku između teorije elektromagnetnih talasa i Planckove kvantne teorije u tabelarnom obliku.
Sažetak – Teorija elektromagnetnih talasa protiv Planckove kvantne teorije
Dve teorije Teorija elektromagnetnih talasa i Plankova kvantna teorija objašnjavaju ponašanje zračenja koje se emituje iz supstance. Međutim, ključna razlika između teorije elektromagnetnih valova i Planckove kvantne teorije je u tome što teorija elektromagnetnih valova ne objašnjava fenomen zračenja crnog tijela i fotoelektrični efekat, dok Planckova kvantna teorija objašnjava fenomen zračenja crnog tijela i fotoelektrični efekat.
