Rozdiel medzi teóriou elektromagnetických vĺn a Planckovou kvantovou teóriou

kľúčový rozdiel medzi teóriou elektromagnetického vlnenia a Planckovou kvantovou teóriou je to Teória elektromagnetického vlnenia nevysvetľuje javy žiarenia čierneho tela a fotoelektrický efekt, zatiaľ čo Planckova kvantová teória nevysvetľuje javy žiarenia čierneho tela a fotoelektrický efekt..

Ak zahrievame látku (ktorá má vysokú teplotu topenia), najskôr sa zmení na červenú, potom sa zmení na žltú farbu, ktorá potom začne žiariť bielym a modrým svetlom. Keď sa látka zahreje takto, nazývame ju „čiernym telom“ a výsledné žiarenie (ktoré látka vyžaruje) je „žiarenie čierneho tela“. Nemôžeme však vysvetliť, ako sa to deje pomocou teórie elektromagnetických vĺn, ale Planckova kvantová teória to dobre vysvetľuje.

OBSAH

1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je teória elektromagnetickej vlny
3. Čo je Planckova kvantová teória
4. Porovnanie bok po boku - teória elektromagnetického vlnenia verzus Planckova kvantová teória v tabuľkovej forme
5. Zhrnutie

Čo je teória elektromagnetickej vlny?

Teória elektromagnetického vlnenia je teória v chémii, ktorú vyvinul James Clark Maxwell v roku 1864. Podľa tejto teórie existuje niekoľko bodov o žiarení emitovanom z látky.

Ide o tieto body:

• Energia emituje z akéhokoľvek zdroja nepretržite vo forme žiariacej energie.
• Žiarenie má dve polia kolmé k sebe navzájom; elektrické pole a magnetické pole. Obidve tieto polia sú kolmé na cestu žiarenia.
• Žiarenie má vlnové charakteristiky a cestuje rýchlosťou svetla. Hovoríme tomu elektromagnetické žiarenie.
• Tieto elektromagnetické žiarenie nevyžaduje šírenie.

„Vlna“ opísaná v tejto teórii má niekoľko charakteristík. Vlnová dĺžka vlny je vzdialenosť medzi dvoma po sebe idúcimi vrcholmi alebo korytmi vlny. Počet vĺn, ktoré prechádzajú bodom za sekundu, je frekvencia vlny. Lineárna vzdialenosť, ktorú vlna prechádza za jednu sekundu, je rýchlosť. Vlnolam je počet vĺn prítomných v jednom centimetri.

Obrázok 01: Elektromagnetická vlnová dĺžka

Pomocou tejto teórie môžeme vyvinúť elektromagnetické spektrum. Táto teória však má určité obmedzenia. Tieto obmedzenia sú nasledujúce:

1. Nevie vysvetliť žiarenie čierneho tela.
2. Nevysvetľuje to fotoelektrický efekt.
3. Nevie vysvetliť, ako tepelná kapacita mení teplotu tuhých látok.
4. Ďalej nemôže vysvetliť čiarové spektrá atómov.

Čo je Planckova kvantová teória?

Planckova kvantová teória je teória v chémii vyvinutá Maxom Planckom v roku 1900. Táto teória je ako modifikácia pre teóriu elektromagnetickej vlny, pretože môžeme vysvetliť veci, ktoré teória elektromagnetickej vlny nedokáže vysvetliť. Dôležitými bodmi tejto teórie sú:

• Žiarivá energia diskontinuálne emituje alebo absorbuje ako energetické pakety, ktoré nazývame kvanta.
• Energia každého kvanta sa rovná súčtu Planckovej konštanty a frekvencie žiarenia.
• Celkovým množstvom energie, ktorú látka emituje alebo absorbuje, je vždy množstvo kvanta.

Táto teória navyše vysvetlila javy ožarovania čiernych telies a fotoelektrický efekt, ktorý teória elektromagnetických vĺn nedokázala vysvetliť. Podľa tejto teórie, keď zahrievame látku, atómy tejto látky absorbujú energiu z tepla a začnú kmitať, aby vyžarovali žiarenie; keď látku ďalej zahrievame, vyžaruje stále viac žiarenia. Potom látka vyžaruje žiarenie s najnižšou frekvenciou viditeľného rozsahu, ktorá dáva červenú farbu, ďalšia je žltá a tak ďalej.

Obrázok 02: Čierne telové spektrum

Pri zvažovaní vysvetlenia fotoelektrického efektu najskôr pochopme, čo je fotoelektrický efekt. Keď žiarenie dopadne na povrch kovu, spôsobuje emisiu elektrónov na povrchu kovu. Tomu sa hovorí fotoelektrický efekt.

Obrázok 03: Fotoelektrický efekt

Podľa Planckovej kvantovej teórie, keď svetlo dopadne na povrch, kvanta svetelného žiarenia dáva všetku svoju energiu elektrónom v povrchu. Preto sa elektróny oddeľujú od povrchu a vypudzujú sa z povrchu, ak dopadajúce žiarenie má energiu rovnajúcu sa sile príťažlivosti medzi atómovým jadrom a elektrónom.

Aký je rozdiel medzi teóriou elektromagnetických vĺn a Planckovou kvantovou teóriou?

Teória elektromagnetickej vlny je teória v chémii vyvinutá Jamesom Clarkom Maxwellom v roku 1864, zatiaľ čo Planckova kvantová teória je teória v chémii vyvinutá Maxom Planckom v roku 1900. Kľúčový rozdiel medzi teóriou elektromagnetickej vlny a Planckovou kvantovou teóriou je, že teória elektromagnetickej vlny nie je vysvetliť jav žiarenia čierneho tela a fotoelektrický efekt, zatiaľ čo Planckova kvantová teória vysvetľuje jav žiarenia čierneho tela a fotoelektrický efekt. Navyše, ďalší rozdiel medzi teóriou elektromagnetických vĺn a Planckovou kvantovou teóriou je, že podľa teórie elektromagnetických vĺn je žiarenie kontinuálne, ale podľa Planckovej kvantovej teórie je žiarenie prerušované..

Nižšie uvedený infographic predstavuje rozdiel medzi teóriou elektromagnetických vĺn a Planckovou kvantovou teóriou v tabuľkovej forme.

Zhrnutie - Elektromagnetická vlnová teória vs Planckova kvantová teória

Teória elektromagnetickej vlny a Planckova kvantová teória vysvetľujú správanie žiarenia emitovaného z látky. Kľúčový rozdiel medzi teóriou elektromagnetického vlnenia a Planckovou kvantovou teóriou je však v tom, že teória elektromagnetického vlnenia nevysvetľuje javy ožarovania čierneho tela a fotoelektrický efekt, zatiaľ čo kvantová teória Plancka nevysvetľuje javy žiarenia čierneho tela a fotoelektrický účinok..

referencie:

1. Libretexty. „4.2: Planckova kvantová teória.“ Chémia LibreTexts, Libretexts, 21. júla 2016. K dispozícii tu 

S láskavým dovolením:

1. ”1526374” od helder100 (CC0) prostredníctvom pixabay
2. “Blackbody Spectrum” od Almazi - vlastné dielo (CC BY-SA 4.0) prostredníctvom Commons Wikimedia
3. „Fotoelektrický efekt“ Autor: Wolfmankurd - sk: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia