Diferența dintre teoria undelor electromagnetice și teoria cuantică a lui Planck

diferența cheie între teoria undelor electromagnetice și teoria cuantică a lui Planck este că Teoria undelor electromagnetice nu explică fenomenul radiațiilor corpului negru și efectul fotoelectric, în timp ce Teoria cuantică a lui Planck explică fenomenele de radiație corporală neagră și efectul fotoelectric.

Dacă încălzim o substanță (care are un punct de topire ridicat), ea devine mai întâi colorată în roșu, apoi se transformă într-o culoare galbenă, care apoi începe să strălucească cu lumină albă și albastră. Odată ce substanța este încălzită astfel, o numim "corp negru" și radiația rezultantă (pe care substanța o emite) este "radiația corpului negru". Cu toate acestea, nu putem explica cum se întâmplă acest lucru folosind teoria undelor electromagnetice, dar teoria cuantică a lui Planck o explică bine.

CUPRINS

1. Prezentare generală și diferență cheie
2. Ce este teoria undelor electromagnetice
3. Ce este teoria cuantică a lui Planck
4. Comparație comparativă - Teoria undelor electromagnetice vs. Teoria cuantică a lui Planck în formă tabulară
5. rezumat

Ce este teoria undelor electromagnetice?

Teoria valurilor electromagnetice este o teorie în chimie dezvoltată de James Clark Maxwell în 1864. Conform acestei teorii, există câteva puncte despre radiațiile emise de o substanță.

Aceste puncte sunt următoarele:

• Energia emite din orice sursă continuu sub forma energiei radiante.
• Radiația are două câmpuri oscilante perpendiculare una pe cealaltă; câmp electric și câmp magnetic. Ambele câmpuri sunt perpendiculare pe calea radiației.
• Radiația are caracteristici de undă și călătorii în viteza luminii. O numim radiație electromagnetică.
• Aceste radiații electromagnetice nu necesită materie pentru propagare.

"Valul" descris în această teorie are mai multe caracteristici. Lungimea de undă a valului este distanța dintre două crestături sau valori consecutive ale valului. Un număr de valuri care trec printr-un punct pe o secundă sunt frecvența valului. Distanța liniară pe care valul o deplasează pe o secundă este viteza. Wavenumber este numărul de valuri prezente într-o lungime de un centimetru.

Figura 01: Lungimea undelor electromagnetice

Folosind această teorie, putem dezvolta spectrul electromagnetic. Cu toate acestea, există unele limitări la această teorie. Aceste limitări sunt după cum urmează:

1. Nu poate explica radiația corpului negru.
2. Și nu explică efectul fotoelectric.
3. Nu poate explica modul în care capacitatea de căldură variază de la temperatura solidelor.
4. În plus, nu poate explica spectrul liniilor atomilor.

Ce este teoria cuantică a lui Planck?

Teoria cuantică a lui Planck este o teorie în chimie dezvoltată de Max Planck în 1900. Această teorie este ca o modificare pentru teoria undelor electromagnetice, deoarece putem explica lucrurile pe care teoria undelor electromagnetice nu le-a explicat. Punctele importante din această teorie sunt următoarele:

• Energia radiantă emite sau absoarbe discontinuu ca pachete de energie, pe care noi le numim quanta.
• Energia fiecărui cuantum este egală cu produsul constantei lui Planck și cu frecvența radiației.
• Întotdeauna cantitatea totală de energie pe care o substanță o emite sau o absorbie este un număr întreg de cuantite.

Mai mult, această teorie a explicat fenomenul radiației corpului negru și efectul fotoelectric pe care teoria undei electromagnetice nu a explicat-o. Conform acestei teorii, atunci când încălzim o substanță, atomii acelei substanțe absorb energie din căldură și încep oscilațiile să emită radiații; când încălzim în continuare substanța, emite tot mai multă radiație. Apoi substanța emite radiații cu cea mai mică frecvență a intervalului vizibil care dă culoarea roșie, iar următoarea este culoarea galbenă și așa mai departe.

Figura 02: Spectrul corpului negru

Când analizăm explicația efectului fotoelectric, mai întâi să înțelegem ce este efectul fotoelectric. Când radiația lovește suprafața unui metal, aceasta determină emisia de electroni în suprafața metalului. Acesta este ceea ce numim efect fotoelectric.

Figura 03: Efectul fotoelectric

Conform teoriei cuantice Planck, atunci când lumina atinge o suprafață, cuantele radiației luminoase dau toată energia electronilor din suprafață. Prin urmare, electronii se detașează de suprafață și se scoate din suprafață, dacă radiația incidentă are energia egală cu forța de atracție dintre nucleul atomic și electron.

Care este diferența dintre teoria undelor electromagnetice și teoria cuantică a lui Planck?

Teoria undelor electromagnetice este o teorie în chimie dezvoltată de James Clark Maxwell în 1864, în timp ce Teoria cuantică a lui Planck este o teorie în chimie dezvoltată de Max Planck în 1900. Diferența esențială dintre teoria undelor electromagnetice și teoria cuantică a lui Planck este că teoria undelor electromagnetice nu explică fenomenul radiațiilor corpului negru și efectul fotoelectric, în timp ce teoria cuantică a lui Planck explică fenomenul radiațiilor corpului negru și efectul fotoelectric. Mai mult, o altă diferență între teoria undelor electromagnetice și teoria cuantică a lui Planck este că, în conformitate cu teoria undelor electromagnetice, radiația este continuă, dar, conform teoriei cuantice a lui Planck, radiația este discontinuă.

Paragraful infografic prezintă diferența dintre teoria undelor electromagnetice și teoria cuantică a lui Planck în formă tabulară.

Rezumat - Teoria undelor electromagnetice vs. Teoria cuantică a lui Planck

Cele două teorii Teoria undelor electromagnetice și Teoria cuantică a lui Planck explică comportamentul radiațiilor emise de o substanță. Cu toate acestea, diferența esențială dintre teoria undelor electromagnetice și teoria cuantică a lui Planck este că teoria undelor electromagnetice nu explică fenomenul radiațiilor corpului negru și efectul fotoelectric, în timp ce teoria cuantică a lui Planck explică fenomenul radiațiilor corpului negru și efectul fotoelectric.

Referinţă:

1. Libretele. "4.2: Teoria cuantică a lui Planck." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21 iulie 2016. Disponibil aici 

Datorită fotografiei:

1. "1526374" de către helder100 (CC0) prin pixabay
2. "Blackbody Spectrum" de Almazi - Muncă proprie, (CC BY-SA 4.0) prin intermediul Commons Wikimedia
3. "Efect fotoelectric" de Wolfmankurd - en: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) prin intermediul Commons Wikimedia