Forskjellen mellom elektromagnetisk vågteori og Plancks kvantumteori

De nøkkelforskjell mellom elektromagnetisk bølge teori og plancks quantum teori er at den Elektromagnetisk Wave Theory forklarer ikke svarte kroppsstrålingsfenomener og fotoelektriske effekter mens Plancks Quantum Theory forklarer svarte kroppsstrålingsfenomener og den fotoelektriske effekten.

Hvis vi oppvarmer et stoff (som har et høyt smeltepunkt), blir det først rødt, og omdannes til en gul farge, som deretter begynner å lyse med hvitt og blått lys. Når stoffet er oppvarmet som dette, kalles det det som en "svart kropp", og den resulterende strålingen (som stoffet utsender) er "svart kroppsstråling". Vi kan imidlertid ikke forklare hvordan dette skjer ved hjelp av elektromagnetisk bølge teori, men Plancks kvanteteori forklarer det godt.

INNHOLD

1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er elektromagnetisk bølge teori
3. Hva er Plancks Quantum Theory
4. Side ved side-sammenligning - Elektromagnetisk bølge-teori vs Plancks kvantumteori i tabellform
5. Sammendrag

Hva er elektromagnetisk bølge teori?

Elektromagnetisk Wave Theory er en teori innen kjemi som ble utviklet av James Clark Maxwell i 1864. Ifølge denne teorien er det flere poeng om stråling som sendes ut fra et stoff.

Disse punktene er som følger:

• Energi utsender fra enhver kilde kontinuerlig i form av strålingsenergi.
• Stråling har to felt som svinger vinkelrett på hverandre; elektrisk felt og magnetfelt. Begge disse feltene er vinkelrett på strålingsbanen.
• Stråling har bølgeegenskaper og reiser i lysets hastighet. Vi kaller det elektromagnetisk stråling.
• Denne elektromagnetiske strålingen krever ikke noe materiale for forplantning.

Den "bølge" som er beskrevet i denne teorien har flere egenskaper. Bølgelengden til bølgen er avstanden mellom to påfølgende kamper eller bølgebrytene. En rekke bølger som går gjennom et punkt per ett sekund er frekvensen av bølgen. Den lineære avstanden som bølgen beveger seg per sekund er hastigheten. Wavenumber er antall bølger til stede i en-centimeter lengde.

Figur 01: Elektromagnetisk bølgelengde

Ved å bruke denne teorien kan vi utvikle det elektromagnetiske spektret. Det er imidlertid noen begrensninger for denne teorien. Disse begrensningene er som følger:

1. Det kan ikke forklare den svarte kroppsstrålingen.
2. Og det forklarer ikke den fotoelektriske effekten.
3. Det kan ikke forklare hvordan varmekapasiteten varierer temperaturen på faste stoffer.
4. Videre kan det ikke forklare linje spektra av atomer.

Hva er Plancks Quantum Theory?

Planck's Quantum Theory er en teori innen kjemi utviklet av Max Planck i 1900. Denne teorien er som en modifikasjon for elektromagnetisk bølge teori fordi vi kan forklare de tingene som den elektromagnetiske bølge teorien ikke kunne forklare. De viktige poengene i denne teorien er som følger:

• Strålende energi avgir eller absorberer diskontinuerlig som energipakker, som vi kaller quanta.
• Energien til hvert kvante er lik produktet av Plancks konstant og frekvensen av stråling.
• Alltid den totale mengden energi som et stoff utsender eller absorberer, er et stort antall kvanta.

Dessuten forklarte denne teorien fenomenene blackbody-stråling og den fotoelektriske effekten som den elektromagnetiske bølgeteorien ikke klarte å forklare. Ifølge denne teorien, når vi oppvarmer et stoff, absorberer atomer av det stoffet energi fra varme og starter svingninger for å avgi stråling; når vi ytterligere oppvarmer stoffet, avgir det mer og mer stråling. Deretter sender stoffet stråling med den laveste frekvensen av synlig rekkevidde som gir rød farge, og den neste er gul farge og så videre.

Figur 02: Black Body Spectrum

Når du vurderer forklaringen på den fotoelektriske effekten, må du først forstå hva en fotoelektrisk effekt er. Når strålingen rammer overflaten av et metall, forårsaker det utslipp av elektroner i overflaten av metallet. Dette er det vi kaller fotoelektrisk effekt.

Figur 03: Fotoelektrisk effekt

Ifølge Plancks Quantum Theory, når lyset slår på en overflate, gir kvanta av lysstrålingen all sin energi til elektronene i overflaten. Derfor blir elektronene løsnet fra overflaten og kastet ut fra overflaten, hvis den innledende strålingen har energien lik til tiltrekningskraften mellom atomkjernen og elektronen.

Hva er forskjellen mellom elektromagnetisk vågeteori og Plancks kvantumteori?

Elektromagnetisk Wave Theory er en teori innen kjemi utviklet av James Clark Maxwell i 1864, mens Plancks Quantum Theory er en teori innen kjemi utviklet av Max Planck i 1900. Hovedforskjellen mellom elektromagnetisk bølge teori og Plancks kvanteteori er at den elektromagnetiske bølge teorien ikke forklare svarte kroppsstrålingsfenomener og fotoelektriske effekter mens Plancks kvanteteori forklarer svarte kroppsstrålingsfenomener og den fotoelektriske effekten. Videre er en annen forskjell mellom elektromagnetisk bølgetori og Plancks kvanteteknologi at stråling ifølge den elektromagnetiske bølteori er kontinuerlig, men ifølge Plancks kvantumteori er strålingen diskontinuerlig.

Nedenfor infografisk presenterer forskjellen mellom elektromagnetisk bølge teori og Plancks kvanteteori i tabellform.

Sammendrag - Elektromagnetisk Wave Theory vs Plancks Quantum Theory

De to teoriene Elektromagnetisk Wave Theory og Plancks Quantum Theory forklarer oppførelsen av stråling som sendes ut fra et stoff. Imidlertid er hovedforskjellen mellom elektromagnetisk vågteori og Plancks kvantumteori at den elektromagnetiske vågteorien ikke forklarer svarte kroppsstrålingsfenomener og fotoelektriske effekter mens Plancks kvantumteori forklarer svarte kroppsstrålingsfenomener og den fotoelektriske effekten.

Henvisning:

1. Libretexts. "4.2: Planck's Quantum Theory." Kjemi LibreTexts, Libretexts, 21. juli 2016. Tilgjengelig her 

Bilde Courtesy:

1. "1526374" av helder100 (CC0) via pixabay
2. "Blackbody Spectrum" Av Almazi - Eget arbeid, (CC BY-SA 4,0) via Commons Wikimedia
3. "Fotoelektrisk effekt" Av Wolfmankurd - no: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia