Різниця між теорією електромагнітних хвиль і квантовою теорією Планка

The ключова різниця між теорією електромагнітної хвилі та квантовою теорією Планка є те, що Теорія електромагнітних хвиль не пояснює явища випромінювання чорного тіла та фотоелектричний ефект, тоді як квантова теорія Планка пояснює явища випромінювання чорного тіла та фотоелектричний ефект.

Якщо ми нагріваємо речовину (яка має високу температуру плавлення), вона спочатку стає червоного кольору, потім перетворюється в жовтий колір, який потім починає світитися білим і синім світлом. Після того, як речовина нагрівається таким чином, ми називаємо її «чорним тілом», а отримане випромінювання (яке випромінює речовина) - «випромінювання чорного тіла». Однак ми не можемо пояснити, як це відбувається за допомогою теорії електромагнітних хвиль, але квантова теорія Планка це добре пояснює.

ЗМІСТ

1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке теорія електромагнітних хвиль
3. Що таке квантова теорія Планка
4. Порівняльне порівняння - Теорія електромагнітних хвиль проти квантової теорії Планка в табличній формі
5. Підсумок

Що таке теорія електромагнітної хвилі?

Теорія електромагнітних хвиль - це теорія хімії, розроблена Джеймсом Кларком Максвеллом у 1864 р. Згідно з цією теорією, існує декілька моментів щодо випромінювання, випромінюваного з речовини.

Ці моменти такі:

Енергія випромінюється з будь-якого джерела постійно у вигляді променистої енергії.
Випромінювання має два поля, що коливаються перпендикулярно один одному; електричне і магнітне поле. Обидва ці поля перпендикулярні до шляху випромінювання.
Випромінювання має хвильові характеристики і рухається зі швидкістю світла. Ми називаємо це електромагнітним випромінюванням.
Ці електромагнітні випромінювання не потребують речовини для розповсюдження.

Описана в цій теорії "хвиля" має кілька характеристик. Довжина хвилі - це відстань між двома послідовними гребенями або жолобами хвилі. Ряд хвиль, які проходять через точку за одну секунду, є частотою хвилі. Лінійна відстань, яку хвиля проходить за одну секунду, - це швидкість. Хвильова чисельність - кількість хвиль, присутніх в сантиметровій довжині.

Малюнок 01: Довжина електромагнітної хвилі

Використовуючи цю теорію, ми можемо розробити електромагнітний спектр. Однак у цій теорії є деякі обмеження. Ці обмеження такі:

Це не може пояснити випромінювання чорного тіла.
І, це не пояснює фотоефект.
Він не може пояснити, як теплоємність змінюється температурою твердих тіл.
Крім того, він не може пояснити лінійні спектри атомів.

Що таке квантова теорія Планка?

Квантова теорія Планка - це теорія хімії, розроблена Максом Планком у 1900 році. Ця теорія є подібно до модифікації теорії електромагнітних хвиль, оскільки ми можемо пояснити речі, які теорія електромагнітних хвиль не могла пояснити. Важливі моменти цієї теорії:

Промениста енергія випромінюється або поглинається безперервно як енергетичні пакети, які ми називаємо квантами.
Енергія кожного кванта дорівнює добутку постійної Планка і частоти випромінювання.
Завжди загальна кількість енергії, яку речовина випромінює або поглинає, - це ціла кількість квантів.

Більше того, ця теорія пояснила явища випромінювання чорних тіл та фотоелектричний ефект, які теорія електромагнітних хвиль не змогла пояснити. Відповідно до цієї теорії, коли ми нагріваємо речовину, атоми цієї речовини поглинають енергію від тепла і починають коливання, щоб випромінювати випромінювання; коли ми надалі нагріваємо речовину, вона випромінює все більше і більше випромінювання. Потім речовина випромінює випромінювання з найнижчою частотою видимого діапазону, що дає червоний колір, а наступний - жовтий колір тощо.

Малюнок 02: Чорний спектр тіла

Розглядаючи пояснення фотоефекту, спочатку давайте розберемося, що таке фотоефект. Коли випромінювання вражає поверхню металу, це викликає випромінювання електронів у поверхні металу. Це ми називаємо фотоефектом.

Малюнок 03: Фотоефект

Згідно з квантовою теорією Планка, коли світло потрапляє на поверхню, кванти світлового випромінювання віддають всю свою енергію електронам на поверхні. Отже, електрони відриваються від поверхні та викидаються з поверхні, якщо падаюче випромінювання має енергію, рівну силі притягання між атомним ядром та електроном.

Яка різниця між теорією електромагнітних хвиль і квантовою теорією Планка?

Теорія електромагнітних хвиль - це теорія хімії, розроблена Джеймсом Кларком Максвеллом у 1864 році, тоді як квантова теорія Планка - це теорія хімії, розроблена Максом Планк в 1900 році. Ключова відмінність теорії електромагнітних хвиль від квантової теорії Планка полягає в тому, що теорія електромагнітних хвиль не відповідає пояснити явища випромінювання чорного тіла та фотоелектричний ефект, тоді як квантова теорія Планка пояснює явища випромінювання чорного тіла та фотоелектричний ефект. Крім того, ще одна відмінність між теорією електромагнітної хвилі та квантовою теорією Планка полягає в тому, що згідно з теорією електромагнітних хвиль випромінювання є безперервним, але, згідно з квантовою теорією Планка, випромінювання припиняється.

Інфографіка нижче представлена різницею між теорією електромагнітних хвиль та квантовою теорією Планка в табличній формі.

Підсумок - Теорія електромагнітних хвиль проти квантової теорії Планка

Дві теорії електромагнітної хвилі і квантова теорія Планка пояснює поведінку випромінювання речовини. Однак ключовою відмінністю теорії електромагнітних хвиль від квантової теорії Планка є те, що теорія електромагнітних хвиль не пояснює явища випромінювання чорного тіла та фотоелектричний ефект, тоді як квантова теорія Планка пояснює явища випромінювання чорного тіла та фотоелектричний ефект.

Довідка:

1. Лібретексти. "4.2: Квантова теорія Планка". Хімія LibreTexts, Libretexts, 21 липня 2016. Доступно тут

Надано зображення:

1. "1526374" від holder100 (CC0) через pixabay
2. "Спектр чорних тіл" від Almazi - Власна робота, (CC BY-SA 4.0) через Wikimedia Commons
3. "Фотоефект" Вольфманкурда - en: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) через Wikimedia Commons

Наука та природа