Разлика между теорията на електромагнитната вълна и квантовата теория на Планк

Най- ключова разлика между теорията на електромагнитната вълна и квантовата теория на Планк е, че Теорията на електромагнитната вълна не обяснява явленията на излъчването на черното тяло и фотоелектричния ефект, докато квантовата теория на Планк обяснява явленията на излъчване на черно тяло и фотоелектричния ефект.

Ако нагреем вещество (което има висока точка на топене), то първо става червено оцветено, след което се превръща в жълт цвят, който след това започва да свети с бяла и синя светлина. След като веществото се нагрява по този начин, ние го наричаме „черно тяло“ и получената радиация (която веществото излъчва) е „черно излъчване на тялото“. Въпреки това не можем да обясним как става това с помощта на теорията на електромагнитните вълни, но квантовата теория на Планк го обяснява добре.

СЪДЪРЖАНИЕ

1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е теория на електромагнитната вълна
3. Какво е квантовата теория на Планк
4. Паралелно сравнение - Теория на електромагнитната вълна срещу квантовата теория на Планк в таблична форма
5. Резюме

Какво е теория на електромагнитната вълна?

Теорията на електромагнитните вълни е теория в химията, която е разработена от Джеймс Кларк Максуел през 1864 г. Според тази теория има няколко точки за излъчването на излъчване от вещество.

Тези точки са, както следва:

Енергията се излъчва от всеки източник непрекъснато под формата на сияйна енергия.
Излъчването има две полета, осцилиращи се перпендикулярно едно на друго; електрическо и магнитно поле. И двете тези полета са перпендикулярни на пътя на излъчване.
Излъчването има вълнови характеристики и пътува със скоростта на светлината. Наричаме го електромагнитно излъчване.
Тези електромагнитни лъчения не изискват материя за размножаване.

Описаната в тази теория „вълна“ има няколко характеристики. Дължината на вълната на вълната е разстоянието между два последователни гребена или корита на вълната. Редица вълни, които преминават през точка за една секунда, са честотата на вълната. Линейното разстояние, което вълната изминава за една секунда, е скоростта. Wavenumber е броят на вълните, присъстващи на дължина един сантиметър.

Фигура 01: Дължина на електромагнитната вълна

Използвайки тази теория, можем да развием електромагнитния спектър. Има обаче някои ограничения на тази теория. Тези ограничения са следните:

Не може да обясни лъчението на черното тяло.
И това не обяснява фотоелектричния ефект.
Не може да се обясни как топлинният капацитет варира температурата на твърдите вещества.
Освен това, той не може да обясни линейните спектри на атомите.

Какво е 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 на електромагнитните вълни, защото можем да обясним нещата, които теорията на електромагнитната вълна не би могла да обясни. Важните моменти в тази теория са следните:

Лъчистата енергия излъчва или абсорбира прекъснато като енергийни пакети, които наричаме кванти.
Енергията на всеки квант се равнява на произведението на константата на Планк и честотата на излъчване.
Винаги общото количество енергия, което веществото излъчва или абсорбира, е цял брой кванти.

Нещо повече, тази теория обясни явленията на излъчването на черното тяло и фотоелектричния ефект, който теорията на електромагнитната вълна не успя 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 загряваме веществото, то излъчва все повече и повече радиация. Тогава веществото излъчва лъчение с най-ниската честота на видимия диапазон, което дава червен цвят, а следващото е жълт цвят и така нататък.

Фигура 02: Черен телесен спектър

Когато разглеждаме обяснението за фотоелектричния ефект, първо нека разберем какво представлява фотоелектрическият ефект. Когато излъчването удари повърхността на метал, това предизвиква излъчване на електрони в повърхността на метала. Това наричаме фотоелектрически ефект.

Фигура 03: Фотоелектричен ефект

Според квантовата теория на Планк, когато светлината удари върху повърхността, квантата на светлинното излъчване дава цялата си енергия на електроните в повърхността. Следователно, електроните се отделят от повърхността и се изтласкват от повърхността, ако падащото лъчение има енергия, равна на силата на привличане между атомното ядро и електрон.

Каква е разликата между теорията на електромагнитната вълна 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 обяснете явленията на излъчването на черно тяло и фотоелектричния ефект, докато квантовата теория на Планк обяснява явленията на излъчване на черно тяло и фотоелектричния ефект. Освен това, друга разлика между теорията на електромагнитната вълна и квантовата теория на Планк е, че според теорията на електромагнитната вълна излъчването е непрекъснато, но според квантовата теория на Планк излъчването е прекъснато.

Инфографиката по-долу представя разликата между теорията на електромагнитната вълна и квантовата теория на Планк в таблична форма.

Обобщение - Теория на електромагнитната вълна срещу квантовата теория на Планк

Двете теории за електромагнитната теория на вълните и квантовата теория на Планк обяснява поведението на излъчване, излъчвано от вещество. Основната разлика между теорията на електромагнитната вълна и квантовата теория на Планк е, че теорията на електромагнитната вълна не обяснява явленията на излъчването на черното тяло и фотоелектричния ефект, докато квантовата теория на Планк обяснява явленията на излъчване на черно тяло и фотоелектричния ефект.

справка:

1. Libretexts. „4.2: Квантовата теория на Планк.“ Химия LibreTexts, Libretexts, 21 юли 2016 г. Достъпно тук

С любезност на изображенията:

1. "1526374" от holder100 (CC0) чрез pixabay
2. "Blackbody Spectrum" от Almazi - Собствена работа, (CC BY-SA 4.0) през Wikimedia Commons
3. "Фотоелектричен ефект" от Wolfmankurd - bg: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) през Commons Wikimedia

Наука и природа