Ключовата разлика между теорията за електромагнитните вълни и квантовата теория на Планк е, че теорията за електромагнитните вълни не обяснява феномена на излъчване на черното тяло и фотоелектричния ефект, докато квантовата теория на Планк обяснява феномена на излъчване на черното тяло и фотоелектричния ефект.
Ако нагреем вещество (което има висока точка на топене), то първо се оцветява в червено, след това се превръща в жълт цвят, който след това започва да свети с бяла и синя светлина. След като веществото се нагрее по този начин, ние го наричаме „черно тяло“и полученото лъчение (което веществото излъчва) е „лъчение на черно тяло“. Не можем обаче да обясним как се случва това с помощта на теорията за електромагнитните вълни, но квантовата теория на Планк го обяснява добре.
Какво е теория на електромагнитните вълни?
Теорията за електромагнитните вълни е теория в химията, разработена от Джеймс Кларк Максуел през 1864 г. Според тази теория има няколко точки относно радиацията, излъчвана от вещество.
Тези точки са както следва:
- Енергията се излъчва от всеки източник непрекъснато под формата на лъчиста енергия.
- Излъчването има две полета, осцилиращи перпендикулярно едно на друго; електрическо поле и магнитно поле. И двете полета са перпендикулярни на пътя на радиацията.
- Радиацията има вълнови характеристики и се движи със скоростта на светлината. Ние го наричаме електромагнитно излъчване.
- Това електромагнитно излъчване не изисква материя за разпространение.
„Вълната“, описана в тази теория, има няколко характеристики. Дължината на вълната е разстоянието между два последователни гребена или падини на вълната. Броят на вълните, които преминават през точка за една секунда, е честотата на вълната. Линейното разстояние, което вълната изминава за една секунда, е скоростта. Вълново число е броят на вълните, присъстващи на един сантиметър дължина.
Фигура 01: Дължина на електромагнитната вълна
Използвайки тази теория, можем да развием електромагнитния спектър. Има обаче някои ограничения на тази теория. Тези ограничения са както следва:
- Не може да обясни радиацията на черното тяло.
- И това не обяснява фотоелектричния ефект.
- Не може да обясни как топлинният капацитет променя температурата на твърдите вещества.
- Освен това не може да обясни линейните спектри на атомите.
Какво представлява квантовата теория на Планк?
Квантовата теория на Планк е теория в химията, разработена от Макс Планк през 1900 г. Тази теория е като модификация на теорията за електромагнитните вълни, защото можем да обясним нещата, които теорията за електромагнитните вълни не може да обясни. Важните точки в тази теория са следните:
- Лъчистата енергия излъчва или поглъща прекъснато като енергийни пакети, които наричаме кванти.
- Енергията на всеки квант е равна на произведението на константата на Планк и честотата на излъчване.
- Винаги общото количество енергия, което дадено вещество излъчва или поглъща, е цял брой кванти.
Освен това, тази теория обяснява феномена на излъчване на черно тяло и фотоелектричния ефект, които теорията за електромагнитните вълни не успява да обясни. Според тази теория, когато нагряваме вещество, атомите на това вещество абсорбират енергия от топлината и започват трептения, за да излъчват радиация; когато допълнително нагряваме веществото, то излъчва все повече и повече радиация. След това веществото излъчва радиация с най-ниската честота на видимия диапазон, което дава червен цвят, а следващият е жълт цвят и така нататък.
Фигура 02: Спектър на черно тяло
Когато разглеждаме обяснението за фотоелектричния ефект, първо нека разберем какво представлява фотоелектричният ефект. Когато радиацията удари повърхността на метал, тя предизвиква емисия на електрони в повърхността на метала. Това е, което наричаме фотоелектричен ефект.
Фигура 03: Фотоелектричен ефект
Според квантовата теория на Планк, когато светлината удари повърхност, квантите на светлинното лъчение отдават цялата си енергия на електроните в повърхността. Следователно, електроните се отделят от повърхността и се изхвърлят от повърхността, ако падащото лъчение има енергия, равна на силата на привличане между атомното ядро и електрона.
Каква е разликата между теорията за електромагнитните вълни и квантовата теория на Планк?
Теорията на електромагнитните вълни е теория в химията, разработена от Джеймс Кларк Максуел през 1864 г., докато квантовата теория на Планк е теория в химията, разработена от Макс Планк през 1900 г. Ключовата разлика между теорията на електромагнитните вълни и квантовата теория на Планк е, че Теорията на електромагнитните вълни не обяснява явленията на радиация на черното тяло и фотоелектричния ефект, докато квантовата теория на Планк обяснява явленията на радиация на черното тяло и фотоелектричния ефект. Освен това друга разлика между теорията на електромагнитните вълни и квантовата теория на Планк е, че според теорията на електромагнитните вълни излъчването е непрекъснато, но според квантовата теория на Планк излъчването е прекъснато.
Инфографиката по-долу представя разликата между теорията на електромагнитните вълни и квантовата теория на Планк в таблична форма.
Резюме – Теория за електромагнитните вълни срещу квантовата теория на Планк
Двете теории Теорията за електромагнитните вълни и квантовата теория на Планк обясняват поведението на радиацията, излъчвана от вещество. Въпреки това ключовата разлика между теорията на електромагнитната вълна и квантовата теория на Планк е, че теорията на електромагнитната вълна не обяснява феномена на радиация на черното тяло и фотоелектричния ефект, докато квантовата теория на Планк обяснява феномена на радиация на черното тяло и фотоелектричния ефект.
