Põhiline erinevus elektromagnetlainete teooria ja Plancki kvantteooria vahel seisneb selles, et elektromagnetlainete teooria ei selgita musta keha kiirguse nähtusi ja fotoelektrilist efekti, samas kui Plancki kvantteooria selgitab musta keha kiirguse nähtusi ja fotoelektrilist efekti.
Kui kuumutame ainet (mille sulamistemperatuur on kõrge), muutub see esm alt punaseks, seejärel muutub kollaseks, mis seejärel hakkab valge ja sinise valgusega helendama. Kui ainet niimoodi kuumutatakse, kutsume seda "mustaks kehaks" ja sellest tulenev kiirgus (mida aine kiirgab) on "musta keha kiirgus". Kuid me ei saa elektromagnetlainete teooria abil selgitada, kuidas see juhtub, kuid Plancki kvantteooria selgitab seda hästi.
Mis on elektromagnetlainete teooria?
Elektromagnetlainete teooria on keemiateooria, mille töötas välja James Clark Maxwell 1864. aastal. Selle teooria kohaselt on ainest eralduva kiirguse kohta mitu punkti.
Need punktid on järgmised:
- Energiat kiirgub mis tahes allikast pidev alt kiirgusenergia kujul.
- Kiirgusel on kaks teineteise suhtes risti võnkuvat välja; elektriväli ja magnetväli. Mõlemad väljad on kiirgusteega risti.
- Kiirgusel on lainelised omadused ja see liigub valguse kiirusel. Me nimetame seda elektromagnetkiirguseks.
- See elektromagnetkiirgus ei vaja levimiseks ainet.
Selles teoorias kirjeldatud "lainel" on mitmeid tunnuseid. Laine lainepikkus on kaugus kahe järjestikuse laineharja või sügavuse vahel. Laine sagedus on laine sagedus, mis läbib punkti ühe sekundi jooksul. Lineaarne vahemaa, mille laine liigub sekundis, on kiirus. Lainearv on lainete arv ühe sentimeetri pikkuses.
Joonis 01: Elektromagnetlaine pikkus
Seda teooriat kasutades saame arendada elektromagnetilist spektrit. Sellel teoorial on aga mõned piirangud. Need piirangud on järgmised:
- See ei saa seletada musta keha kiirgust.
- Ja see ei selgita fotoelektrilist efekti.
- See ei suuda seletada, kuidas soojusmahtuvus tahkete ainete temperatuuri muudab.
- Lisaks ei saa see seletada aatomite joonspektreid.
Mis on Plancki kvantteooria?
Plancki kvantteooria on keemiateooria, mille töötas välja Max Planck 1900. aastal. See teooria on nagu elektromagnetlainete teooria modifikatsioon, sest me saame seletada asju, mida elektromagnetlainete teooria ei suuda seletada. Selle teooria olulised punktid on järgmised:
- Kiirgusenergia kiirgab või neeldub katkematult energiapakettidena, mida me nimetame kvantideks.
- Iga kvanti energia võrdub Plancki konstandi ja kiirgussageduse korrutisega.
- Aine kiirgava või neelatava energia koguhulk on alati kvantide täisarv.
Lisaks selgitas see teooria musta keha kiirguse nähtusi ja fotoelektrilist efekti, mida elektromagnetlainete teooria ei suutnud selgitada. Selle teooria kohaselt, kui me ainet kuumutame, neelavad selle aine aatomid soojusest energiat ja hakkavad kiirgust kiirgama võnkuma; kui me ainet edasi kuumutame, kiirgab see üha rohkem kiirgust. Seejärel kiirgab aine nähtava vahemiku madalaima sagedusega kiirgust, mis annab punase värvi, ja järgmine on kollane värv ja nii edasi.
Joonis 02: Musta keha spekter
Fotoelektrilise efekti selgituse kaalumisel mõistke kõigepe alt, mis on fotoelektriline efekt. Kui kiirgus tabab metalli pinda, põhjustab see metalli pinnal elektronide emissiooni. Seda nimetatakse fotoelektriliseks efektiks.
Joonis 03: Fotoelektriline efekt
Plancki kvantteooria kohaselt annab valguse kvantid, kui valgus lööb vastu pinda, kogu oma energia pinnal olevatele elektronidele. Seega eralduvad elektronid pinnast ja paiskuvad pinn alt välja, kui langeva kiirguse energia on võrdne aatomituuma ja elektroni vahelise tõmbejõuga.
Mis vahe on elektromagnetlainete teoorial ja Plancki kvantteoorial?
Elektromagnetlainete teooria on keemiateooria, mille töötas välja James Clark Maxwell 1864. aastal, samas kui Plancki kvantteooria on keemiateooria, mille töötas välja Max Planck 1900. aastal. Peamine erinevus elektromagnetlainete teooria ja Plancki kvantteooria vahel on see, et elektromagnetlainete teooria ei selgita musta keha kiirguse nähtusi ja fotoelektrilist efekti, samas kui Plancki kvantteooria selgitab musta keha kiirguse nähtusi ja fotoelektrilist efekti. Veel üks erinevus elektromagnetlainete teooria ja Plancki kvantteooria vahel on see, et elektromagnetlainete teooria kohaselt on kiirgus pidev, kuid Plancki kvantteooria järgi on kiirgus katkendlik.
Allpool olev infograafik näitab erinevust elektromagnetlainete teooria ja Plancki kvantteooria vahel tabeli kujul.
Kokkuvõte – elektromagnetlainete teooria vs Plancki kvantteooria
Kaks teooriat Elektromagnetlainete teooria ja Plancki kvantteooria selgitavad ainest eralduva kiirguse käitumist. Peamine erinevus elektromagnetlainete teooria ja Plancki kvantteooria vahel on aga see, et elektromagnetlainete teooria ei selgita musta keha kiirguse nähtusi ja fotoelektrilist efekti, samas kui Plancki kvantteooria selgitab musta keha kiirguse nähtusi ja fotoelektrilist efekti.
