Søger at forklare lysets natur foreslog den skotske videnskabsmand James Clerk Maxwell (1831-1879) teorien om, at lys ville bestå af elektromagnetiske bølger. Således er de forskellige synlige (farver) og usynlige (gammastråler, røntgenstråler, ultraviolet, infrarød, mikrobølgeovn og radiobølger) kunne skelnes ved at have bølgelængder og forskellige frekvenser.
Bølgelængden er afstanden fra to på hinanden følgende toppe i en bølge og er repræsenteret af det græske bogstav lambda “λ”. Frekvens (f) er antallet af svingninger i den elektromagnetiske bølge pr. Sekund. Disse to størrelser er omvendt proportionale, jo kortere bølgelængde, jo højere er frekvensen og energien af strålingen.
Denne måde at studere og forstå lys på forklarede mange fænomener, såsom den måde, hvorpå det blev formeret.
Der var dog nogle aspekter, som denne teori ikke forklarede, hvoraf den vigtigste var den farve, som visse genstande udsendte, da de blev opvarmet. Hvert objekt, der har stuetemperatur, visualiseres, fordi det reflekterer stråling ved en bestemt frekvens og med en bestemt bølgelængde, der svarer til dens farve (synligt lys). Men i tilfælde af genstande, der har ekstremt høje temperaturer, reflekterer de ikke noget lys, der er faldet på dem, men udsender snarere deres eget lys i tilstrækkelig intensitet til, at vi kan visualisere.
For eksempel skifter jern farve, når temperaturen stiger. Den bliver rød først, derefter gul, derefter hvid, og ved ekstremt høje temperaturer bliver hvid lidt blå.
I studiet af dette fænomen målte forskere intensiteten af stråling ved hver bølgelængde og gentog målingerne for en række forskellige temperaturer. Den tyske fysiker Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) opdagede, at denne udsendte stråling det hang bare af temperaturen, ikke materialet.
Et objekt, der fungerer på denne måde, blev kaldt af forskere som sort krop. Han ingen det er så navngivet på grund af sin farve, da det ikke nødvendigvis er mørkt, tværtimod lyser det ofte hvidt. Dette navn kommer fra det faktum, at objektet ikke favoriserer absorption eller emission af en bølgelængde, siden mens hvid reflekterer alle farver (synlig stråling ved forskellige bølgelængder), sort reflekterer ingen farve. Den sorte krop absorberer al den stråling, der falder på den.
Så da forskere forsøgte at forklare lovene om sort kropsstråling, viste de opnåede data sig eksperimentelt at være uforenelige med Maxwells bølgeteori. Værre end det pegede resultaterne på en katastrofal situation, der blev kendt som ultraviolet katastrofe. Klassisk fysik sagde, at enhver sort krop ved enhver temperatur, der ikke er nul, skal udsende meget intens ultraviolet stråling hvilket betyder, at opvarmning af ethvert objekt ville føre til ødelæggelse omkring det gennem emission af høj stråling frekvenser. Inklusive en menneskekrop med en temperatur på 37 ° C ville gløde i mørket!
Men vi ved, at det ikke sker i hverdagen, så hvad ville der være galt?
Den korrekte forklaring kom ind 1900 af tysk fysiker og matematiker Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), der sagde, at energi ville ikke være kontinuerlig, som tidligere antaget. Hans teori sagde dybest set:
"Stråling absorberes eller udsendes af en opvarmet krop ikke i form af bølger, men gennem små 'pakker' med energi."
Den tyske fysiker Max Planck omkring 1930
Disse små "pakker" med energi, som Max Planck hedder kvante (dens flertal er hvor meget), der kommer fra latin og betyder "mængde", bogstaveligt talt "hvor meget?", der viderebringer ideen om en minimal, udelelig enhed; siden kvante det ville være en bestemt enhed af energi, der er proportional med strålingsfrekvensen. Det er da udtrykket kvante teori.
i øjeblikket en kvante det hedder foton.
Derudover leverede denne videnskabsmand en funktion, der gjorde det muligt at bestemme strålingen af oscillerende partikler, der udsender stråling i en sort krop:
E = n. H. v
At være det:
n = positivt heltal;
h = Plancks konstant (6,626). 10-34 J. s - meget lille værdi sammenlignet med den energi, der kræves for at udføre fysiske eller kemiske ændringer i daglige materialer. Dette viser os, at "h" henviser til en meget lille verden, kvanteverdenen);
v = frekvens af udsendt stråling.
![Frimærke trykt i Tyskland (1994), der viser opdagelsen af Max Plancks kvanteteori [2]](/f/4231d982fcf71c7d9fa2774ca7505c1a.jpg "Kvanteteori om Max Planck")
Frimærke trykt i Tyskland (1994), der viser opdagelsen af Max Plancks kvanteteori[2]
Plancks konstant er en af de vigtigste konstanter i kvanteverdenen, da den er grundlæggende for forståelse af forskellige fysiske og kemiske begreber og fortolkninger.
Denne teori viser, at stråling af frekvensen "v" kun kan regenereres, hvis en oscillator med en sådan frekvens har erhvervet den nødvendige minimumsenergi til at starte svingningen. Ved lave temperaturer er der ikke nok energi til rådighed til at inducere højfrekvente svingninger; på denne måde regenererer objektet ikke ultraviolet stråling og afslutter den ultraviolette katastrofe.
Albert Einstein brugte denne Max Planck-hypotese til at forklare resultaterne opnået i sit arbejde med den fotoelektriske effekt i 1905.
Max Planck betragtes som far til kvanteteori, som fik ham Nobelprisen i fysik i 1918.
Derfor er det vigtigt at påpege, at modellen til bølge-partikel dualitet af materie. Dette betyder, at begge teorier bruges til at forklare lysets natur: bølgen og det korpuskulære.
Bølgeteorien forklarer nogle lysfænomener og kan demonstreres ved visse eksperimenter, mens bølgeteorien at lys er sammensat af bittesmå energipartikler forklarer andre fænomener og kan bevises af andre eksperimenter. Der er intet eksperiment, der demonstrerer de to naturens lys på samme tid.
Derfor bruges begge teorier ifølge det fænomen, der undersøges.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
* Redaktionelle kreditter for billederne:
[1] catwalker / Shutterstock.com
[2] Boris15 / Shutterstock.com
Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm