Rozdíl mezi teorií elektromagnetických vln a Planckovou kvantovou teorií

klíčový rozdíl mezi teorií elektromagnetického vlnění a Planckovou kvantovou teorií je to Teorie elektromagnetického vlnění nevysvětluje jevy záření černého těla a fotoelektrický efekt, zatímco Planckova kvantová teorie vysvětluje jevy záření černého těla a fotoelektrický efekt.

Pokud zahřejeme látku (která má vysokou teplotu tání), nejprve se zbarví červeně, pak se převede na žlutou barvu, která poté začne zářit bílým a modrým světlem. Jakmile je látka zahřátá, nazýváme ji „černým tělem“ a výsledné záření (které látka emituje) je „záření černého těla“. Nemůžeme však vysvětlit, jak k tomu dochází pomocí teorie elektromagnetických vln, ale Planckova kvantová teorie to vysvětluje dobře.

OBSAH

1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je to elektromagnetická vlnová teorie
3. Co je Planckova kvantová teorie
4. Srovnání bok po boku - teorie elektromagnetických vln vs. kvantová teorie Plancka v tabulkové formě
5. Shrnutí

Co je to elektromagnetická vlnová teorie?

Teorie elektromagnetického vlnění je teorie v chemii, která byla vyvinuta Jamesem Clarkem Maxwellem v roce 1864. Podle této teorie existuje několik bodů o záření vyzařovaném látkou.

Jedná se o následující body:

• Energie emituje z jakéhokoli zdroje nepřetržitě ve formě sálavé energie.
• Záření má dvě pole kolísající navzájem kolmo k sobě; elektrické pole a magnetické pole. Obě tato pole jsou kolmá na cestu záření.
• Záření má vlnové charakteristiky a cestuje rychlostí světla. Říkáme tomu elektromagnetické záření.
• Tato elektromagnetická radiace nevyžaduje množení.

„Vlna“ popsaná v této teorii má několik charakteristik. Vlnová délka vlny je vzdálenost mezi dvěma po sobě následujícími hřebeny nebo koryty vlny. Počet vln, které prochází bodem za sekundu, je frekvence vlny. Lineární vzdálenost, kterou vlna urazí za jednu sekundu, je rychlost. Wavenumber je počet vln přítomných v délce jednoho centimetru.

Obrázek 01: Délka elektromagnetické vlny

Pomocí této teorie můžeme vyvinout elektromagnetické spektrum. Tato teorie však má určitá omezení. Tato omezení jsou následující:

1. To nemůže vysvětlit záření černého těla.
2. A to nevysvětluje fotoelektrický efekt.
3. Nemůže vysvětlit, jak tepelná kapacita mění teplotu pevných látek.
4. Dále nemůže vysvětlit liniová spektra atomů.

Co je Planckova kvantová teorie?

Planckova kvantová teorie je teorie v chemii vyvinutá Maxem Planckem v roce 1900. Tato teorie je jako modifikace pro teorii elektromagnetických vln, protože můžeme vysvětlit věci, které teorie elektromagnetických vln nedokáže vysvětlit. Důležité body v této teorii jsou následující:

• Sálavá energie diskontinuálně emituje nebo absorbuje jako energetické pakety, které nazýváme quanta.
• Energie každého kvanta se rovná součinu Planckovy konstanty a frekvence záření.
• Celkovým množstvím energie, kterou látka emituje nebo absorbuje, je vždy celé množství quanty.

Tato teorie navíc vysvětlila jevy záření černého těla a fotoelektrický efekt, který teorie elektromagnetických vln nevysvětlila. Podle této teorie, když zahříváme látku, atomy této látky absorbují energii z tepla a začnou kmitat, aby vyzařovaly záření; když látku dále zahřejeme, vyzařuje stále více záření. Poté látka emituje záření s nejnižší frekvencí viditelného rozsahu, která dává červenou barvu, a další je žlutá barva a tak dále.

Obrázek 02: Spektrum černého těla

Když uvažujeme o vysvětlení fotoelektrického efektu, nejprve dejte vědět, co je fotoelektrický efekt. Když záření dopadne na povrch kovu, způsobí emise elektronů na povrchu kovu. Tomu říkáme fotoelektrický efekt.

Obrázek 03: Fotoelektrický efekt

Podle Planckovy kvantové teorie, když světlo dopadne na povrch, kvanta světelného záření dává veškerou svou energii elektronům v povrchu. Proto se elektrony oddělí od povrchu a vypuzují od povrchu, pokud dopadající záření má energii rovnou síle přitažlivosti mezi atomovým jádrem a elektronem.

Jaký je rozdíl mezi elektromagnetickou vlnovou teorií a Planckovou kvantovou teorií?

Teorie elektromagnetické vlny je teorie v chemii vyvinutá Jamesem Clarkem Maxwellem v roce 1864, zatímco Planckova kvantová teorie je teorie v chemii vyvinutá Maxem Planckem v roce 1900. Klíčovým rozdílem mezi teorií elektromagnetické vlny a Planckovou kvantovou teorií je to, že teorie elektromagnetické vlny ne vysvětlit jevy záření černého těla a fotoelektrický efekt, zatímco Planckova kvantová teorie vysvětluje jevy záření černého těla a fotoelektrický účinek. Navíc, další rozdíl mezi teorií elektromagnetických vln a Planckovou kvantovou teorií je, že podle teorie elektromagnetických vln je záření kontinuální, ale podle Planckovy kvantové teorie je záření diskontinuální.

Níže uvedený infographic představuje rozdíl mezi teorií elektromagnetických vln a Planckovou kvantovou teorií v podobě tabulky.

Shrnutí - Elektromagnetická vlnová teorie vs. Planckova kvantová teorie

Teorie elektromagnetické vlny a Planckova kvantová teorie vysvětlují chování záření emitovaného látkou. Klíčovým rozdílem mezi teorií elektromagnetického vlnění a Planckovou kvantovou teorií je, že teorie elektromagnetického vlnění nevysvětluje jevy záření černého těla a fotoelektrický efekt, zatímco Planckova kvantová teorie vysvětluje jevy záření černého těla a fotoelektrický účinek.

Odkaz:

1. Libretexty. "4.2: Planckova kvantová teorie." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21. července 2016. K dispozici zde 

Obrázek se svolením:

1. ”1526374” od helder100 (CC0) prostřednictvím pixabay
2. “Blackbody Spectrum” od Almazi - vlastní práce, (CC BY-SA 4.0) přes Commons Wikimedia
3. "Fotoelektrický efekt" Autor: Wolfmankurd - cs: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia