Galvenā atšķirība starp elektromagnētisko viļņu teoriju un Planka kvantu teoriju ir tāda, ka elektromagnētisko viļņu teorija neizskaidro melnā ķermeņa starojuma parādības un fotoelektrisko efektu, savukārt Planka kvantu teorija izskaidro melnā ķermeņa starojuma parādības un fotoelektrisko efektu.
Ja mēs karsējam vielu (kurai ir augsta kušanas temperatūra), tā vispirms kļūst sarkana, pēc tam pārvēršas dzeltenā krāsā, kas pēc tam sāk mirdzēt ar b altu un zilu gaismu. Kad viela tiek uzkarsēta šādi, mēs to saucam par “melno ķermeni”, un iegūtais starojums (ko viela izstaro) ir “melnā ķermeņa starojums”. Tomēr mēs nevaram izskaidrot, kā tas notiek, izmantojot elektromagnētisko viļņu teoriju, taču Planka kvantu teorija to labi izskaidro.
Kas ir elektromagnētisko viļņu teorija?
Elektromagnētisko viļņu teorija ir teorija ķīmijā, ko 1864. gadā izstrādāja Džeimss Klārks Maksvels. Saskaņā ar šo teoriju ir vairāki punkti par vielas izstaroto starojumu.
Šie punkti ir šādi:
- Enerģija nepārtraukti izstaro no jebkura avota starojuma enerģijas veidā.
- Radiācijai ir divi lauki, kas svārstās viens otram perpendikulāri; elektriskais lauks un magnētiskais lauks. Abi šie lauki ir perpendikulāri starojuma ceļam.
- Radiācijai ir viļņu raksturlielumi, un tas pārvietojas ar gaismas ātrumu. Mēs to saucam par elektromagnētisko starojumu.
- Šim elektromagnētiskajam starojumam nav nepieciešama viela, lai izplatītos.
Šajā teorijā aprakstītajam “vilnim” ir vairākas pazīmes. Viļņa viļņa garums ir attālums starp divām secīgām viļņa virsotnēm vai ieplakām. Vairāki viļņi, kas šķērso punktu vienā sekundē, ir viļņa frekvence. Lineārais attālums, ko vilnis pārvietojas vienā sekundē, ir ātrums. Viļņu skaits ir viļņu skaits viena centimetra garumā.
Attēls 01: elektromagnētiskā viļņa garums
Izmantojot šo teoriju, mēs varam attīstīt elektromagnētisko spektru. Tomēr šai teorijai ir daži ierobežojumi. Šie ierobežojumi ir šādi:
- Tas nevar izskaidrot melnā ķermeņa starojumu.
- Un tas neizskaidro fotoelektrisko efektu.
- Nevar izskaidrot, kā siltumietilpība maina cieto vielu temperatūru.
- Turklāt tas nevar izskaidrot atomu līniju spektrus.
Kas ir Planka kvantu teorija?
Planka kvantu teorija ir teorija ķīmijā, ko 1900. gadā izstrādāja Makss Planks. Šī teorija ir kā elektromagnētisko viļņu teorijas modifikācija, jo mēs varam izskaidrot lietas, ko elektromagnētisko viļņu teorija nevarēja izskaidrot. Svarīgie punkti šajā teorijā ir šādi:
- Starojuma enerģija izstaro vai absorbē nepārtraukti kā enerģijas paketes, ko mēs saucam par kvantiem.
- Katra kvanta enerģija ir vienāda ar Planka konstantes un starojuma frekvences reizinājumu.
- Vienmēr kopējais enerģijas daudzums, ko viela izstaro vai absorbē, ir vesels kvantu skaits.
Turklāt šī teorija izskaidro melnā ķermeņa starojuma parādības un fotoelektrisko efektu, ko elektromagnētisko viļņu teorija nespēja izskaidrot. Saskaņā ar šo teoriju, kad mēs karsējam vielu, šīs vielas atomi absorbē enerģiju no siltuma un sāk svārstības, lai izstarotu starojumu; kad mēs tālāk karsējam vielu, tā izstaro arvien vairāk starojuma. Tad viela izstaro starojumu ar zemāko redzamā diapazona frekvenci, kas dod sarkanu krāsu, un nākamā ir dzeltena krāsa un tā tālāk.
2. attēls: melnā ķermeņa spektrs
Apsverot fotoelektriskā efekta skaidrojumu, vispirms ļaujiet mums saprast, kas ir fotoelektriskais efekts. Kad starojums skar metāla virsmu, tas izraisa elektronu emisiju metāla virsmā. To mēs saucam par fotoelektrisko efektu.
Attēls 03: Fotoelektrisks efekts
Saskaņā ar Planka kvantu teoriju, kad gaisma ietriecas virsmā, gaismas starojuma kvanti atdod visu savu enerģiju virsmas elektroniem. Tādējādi elektroni atdalās no virsmas un tiek izmesti no virsmas, ja krītošā starojuma enerģija ir vienāda ar pievilkšanās spēku starp atoma kodolu un elektronu.
Kāda ir atšķirība starp elektromagnētisko viļņu teoriju un Planka kvantu teoriju?
Elektromagnētisko viļņu teorija ir teorija ķīmijā, ko 1864. gadā izstrādāja Džeimss Klārks Maksvels, savukārt Planka kvantu teorija ir teorija ķīmijā, ko 1900. gadā izstrādāja Makss Planks. Galvenā atšķirība starp elektromagnētisko viļņu teoriju un Planka kvantu teoriju ir tāda, ka elektromagnētisko viļņu teorija neizskaidro melnā ķermeņa starojuma parādības un fotoelektrisko efektu, savukārt Planka kvantu teorija izskaidro melnā ķermeņa starojuma parādības un fotoelektrisko efektu. Turklāt vēl viena atšķirība starp elektromagnētisko viļņu teoriju un Planka kvantu teoriju ir tāda, ka saskaņā ar elektromagnētisko viļņu teoriju starojums ir nepārtraukts, bet saskaņā ar Planka kvantu teoriju starojums ir pārtraukts.
Tālāk esošajā infografikā tabulas veidā parādīta atšķirība starp elektromagnētisko viļņu teoriju un Planka kvantu teoriju.
Kopsavilkums - elektromagnētisko viļņu teorija pret Planka kvantu teoriju
Abas teorijas Elektromagnētisko viļņu teorija un Planka kvantu teorija izskaidro vielas izstarotā starojuma uzvedību. Tomēr galvenā atšķirība starp elektromagnētisko viļņu teoriju un Planka kvantu teoriju ir tāda, ka elektromagnētisko viļņu teorija neizskaidro melnā ķermeņa starojuma parādības un fotoelektrisko efektu, savukārt Planka kvantu teorija izskaidro melnā ķermeņa starojuma parādības un fotoelektrisko efektu.
