Avainero sähkömagneettisen aallon teorian ja Planckin kvanttiteorian välillä on se, että sähkömagneettisen aallon teoria ei selitä mustan kappaleen säteilyilmiöitä ja valosähköistä vaikutusta, kun taas Planckin kvanttiteoria selittää mustan kappaleen säteilyilmiöt ja valosähköisen vaikutuksen.
Jos lämmitämme ainetta (jolla on korkea sulamispiste), se ensin muuttuu punaiseksi, sitten muuttuu keltaiseksi väriksi, joka sitten alkaa hehkua valkoista ja sinistä valoa. Kun ainetta on kuumennettu tällä tavalla, kutsumme sitä "mustaksi kappaleeksi" ja tuloksena oleva säteily (jotka aine lähettää) on "mustan kappaleen säteilyä". Emme kuitenkaan voi selittää, kuinka tämä tapahtuu sähkömagneettisen a altoteorian avulla, mutta Planckin kvanttiteoria selittää sen hyvin.
Mikä on sähkömagneettisen aallon teoria?
Sähkömagneettisen aallon teoria on kemian teoria, jonka James Clark Maxwell kehitti vuonna 1864. Tämän teorian mukaan aineen lähettämässä säteilyssä on useita kohtia.
Nämä kohdat ovat seuraavat:
- Energiaa säteilee mistä tahansa lähteestä jatkuvasti säteilyenergian muodossa.
- Säteilyssä on kaksi kenttää, jotka värähtelevät kohtisuorassa toisiinsa nähden; sähkökenttä ja magneettikenttä. Molemmat kentät ovat kohtisuorassa säteilypolkuun nähden.
- Säteilyllä on a alto-ominaisuuksia ja se kulkee valon nopeudella. Kutsumme sitä sähkömagneettiseksi säteilyksi.
- Tämä sähkömagneettinen säteily ei vaadi ainetta leviäkseen.
Tässä teoriassa kuvatulla "a altolla" on useita ominaisuuksia. Aallon aallonpituus on kahden peräkkäisen aallon harjan tai pohjan välinen etäisyys. Useita a altoja, jotka kulkevat pisteen läpi sekunnissa, ovat aallon taajuus. Lineaarinen etäisyys, jonka a alto kulkee sekunnissa, on nopeus. A altoluku on yhden sentin pituudessa esiintyvien a altojen lukumäärä.
Kuva 01: Sähkömagneettisen aallon pituus
Tätä teoriaa käyttämällä voimme kehittää sähkömagneettista spektriä. Tällä teorialla on kuitenkin joitain rajoituksia. Nämä rajoitukset ovat seuraavat:
- Se ei voi selittää mustan kehon säteilyä.
- Ja se ei selitä valosähköistä vaikutusta.
- Se ei voi selittää, kuinka lämpökapasiteetti vaihtelee kiinteiden aineiden lämpötilaa.
- Lisäksi se ei voi selittää atomien viivaspektrejä.
Mikä on Planckin kvanttiteoria?
Planckin kvanttiteoria on Max Planckin vuonna 1900 kehittämä kemian teoria. Tämä teoria on kuin muunnos sähkömagneettisen aallon teorialle, koska voimme selittää asioita, joita sähkömagneettisen aallon teoria ei pystynyt selittämään. Tämän teorian tärkeät kohdat ovat seuraavat:
- Säteilyenergia emittoi tai absorboi epäjatkuvasti energiapaketteina, joita kutsumme kvanteiksi.
- Jokaisen kvantin energia on yhtä suuri kuin Planckin vakion ja säteilytaajuuden tulo.
- Aineen emittoiman tai absorboiman energian kokonaismäärä on aina kokonaisluku kvantteja.
Lisäksi tämä teoria selitti mustan kappaleen säteilyn ilmiöt ja valosähköisen vaikutuksen, jota sähkömagneettisen aallon teoria ei pystynyt selittämään. Tämän teorian mukaan, kun lämmitämme ainetta, sen atomit absorboivat energiaa lämmöstä ja alkavat värähdellä säteilyä; kun lämmitämme ainetta edelleen, se lähettää yhä enemmän säteilyä. Sitten aine lähettää säteilyä näkyvissä olevan alueen pienimmällä taajuudella, joka antaa punaisen värin, ja seuraava on keltaista väriä ja niin edelleen.
Kuva 02: Mustan kehon spektri
Kun pohditaan valosähköisen vaikutuksen selitystä, meidän on ensin ymmärrettävä, mitä valosähköinen efekti on. Kun säteily osuu metallin pintaan, se aiheuttaa elektronien emission metallin pintaan. Tätä kutsutaan valosähköiseksi efektiksi.
Kuva 03: Valosähköinen tehoste
Planckin kvanttiteorian mukaan, kun valo osuu pintaan, valosäteilyn kvantti antaa kaiken energiansa pinnassa oleville elektroneille. Näin ollen elektronit irtautuvat pinnasta ja irtoavat pinnasta, jos tulevan säteilyn energia on yhtä suuri kuin atomin ytimen ja elektronin välinen vetovoima.
Mitä eroa on sähkömagneettisten a altojen teorialla ja Planckin kvanttiteorialla?
Sähkömagneettisen aallon teoria on James Clark Maxwellin vuonna 1864 kehittämä kemian teoria, kun taas Planckin kvanttiteoria on Max Planckin vuonna 1900 kehittämä kemian teoria. Keskeinen ero sähkömagneettisen aallon teorian ja Planckin kvanttiteorian välillä on, että sähkömagneettisen aallon teoria ei selitä mustan kappaleen säteilyilmiöitä ja valosähköistä vaikutusta, kun taas Planckin kvanttiteoria selittää mustan kappaleen säteilyilmiöitä ja valosähköistä vaikutusta. Lisäksi toinen ero sähkömagneettisen a altoteorian ja Planckin kvanttiteorian välillä on se, että sähkömagneettisen a altoteorian mukaan säteily on jatkuvaa, mutta Planckin kvanttiteorian mukaan säteily on epäjatkuvaa.
Alla oleva infografiikka esittää sähkömagneettisen a altoteorian ja Planckin kvanttiteorian välisen eron taulukkomuodossa.
Yhteenveto – Sähkömagneettisen aallon teoria vs. Planckin kvanttiteoria
Kaksi teoriaa Sähkömagneettisen aallon teoria ja Planckin kvanttiteoria selittävät aineesta lähtevän säteilyn käyttäytymisen. Keskeinen ero sähkömagneettisen aallon teorian ja Planckin kvanttiteorian välillä on kuitenkin se, että sähkömagneettisen aallon teoria ei selitä mustan kappaleen säteilyilmiöitä ja valosähköistä vaikutusta, kun taas Planckin kvanttiteoria selittää mustan kappaleen säteilyilmiöitä ja valosähköistä vaikutusta.
