Valguse olemuse selgitamiseks pakkus Šoti teadlane James Clerk Maxwell (1831-1879) välja teooria, et valgus koosneks elektromagnetlained. Seega erinevad nähtavad (värvid) ja nähtamatud (gammakiired, röntgenikiired, ultraviolett, infrapuna-, mikrolaineahju- ja raadiolained) eristuks lainepikkuste ja erinevad sagedused.
Lainepikkus on kahe järjestikuse piigi kaugus laines ja seda tähistab kreeka täht lambda “λ”. Sagedus (f) on elektromagnetlaine võnkumiste arv sekundis. Need kaks suurust on pöördvõrdelised, mida lühem on lainepikkus, seda suurem on kiirguse sagedus ja energia.
See valguse uurimise ja mõistmise viis seletas paljusid nähtusi, näiteks viisi, kuidas seda levitati.
Siiski oli mõningaid aspekte, mida see teooria ei selgitanud, millest peamine oli värv, mida teatud esemed kuumutamisel kiirgasid. Iga toatemperatuuril olev ese visualiseeritakse, kuna see peegeldab kiirgust teatud sagedusel ja lainepikkusel, mis vastab selle värvile (nähtav valgus). Kuid objektide puhul, mis on äärmiselt kõrgel temperatuuril, ei kajasta see neile langenud valgust, vaid kiirgab meie enda nägemiseks piisava intensiivsusega iseenesest valgust.
Näiteks muudab raud temperatuuri tõustes värvi. Esmalt muutub see punaseks, siis kollaseks, siis valgeks ja ülimalt kõrgel temperatuuril muutub valge kergelt siniseks.
Selle nähtuse uurimisel mõõtsid teadlased kiirguse intensiivsust igal lainepikkusel ja kordasid mõõtmisi erinevate temperatuuride vahemikus. Saksa füüsik Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) avastas, et see kiirgab kiirgust see sõltus lihtsalt temperatuurist, mitte materjalist.
Nii toimivat objekti hakkasid teadlased kutsuma kui must keha. Tema ei seda nimetatakse selle värvi tõttu nii, kuna see pole tingimata tume, vastupidi, see helendab sageli valget. See nimi tuleneb asjaolust, et objekt ei soosi lainepikkuse neelamist ega kiirgamist, kuna see aeg on valge peegeldab kõiki värve (nähtav kiirgus erinevatel lainepikkustel), must ei kajasta ühtegi värv. Mustkeha neelab kogu talle langeva kiirguse.
Nii et kui teadlased püüdsid musta keha kiirgusseadusi selgitada, osutusid saadud andmed eksperimentaalselt Maxwelli laineteooriaga kokkusobimatuks. Veelgi hullem on see, et tulemused viitasid katastroofilisele olukorrale, mis sai nimeks ultraviolettkatastroof. Klassikaline füüsika ütles, et iga must keha, mis ei ole nullist erinev temperatuur, peaks kiirgama väga intensiivset ultraviolettkiirgust mis tähendab, et mis tahes eseme kuumutamine tooks selle ümber suure kiirguse kaudu laastamist sagedused. Kaasa arvatud inimkeha, mille temperatuur on 37 ° C, helendaks pimedas!
Kuid me teame, et seda ei juhtu igapäevaelus, siis mis oleks valesti?
Õige selgitus tuli sisse 1900 Saksa füüsiku ja matemaatiku poolt Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), kes ütles, et energia ei oleks pidev, nagu varem arvati. Tema teooria ütles põhimõtteliselt:
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
"Kiirgust neelab või kiirgab kuumutatud keha mitte lainetena, vaid väikeste energiapakettide kaudu."
Saksa füüsik Max Planck umbes 1930. aastal
Need väikesed energiapakendid, mida Max Planck nimetas kvant (selle mitmus on kui palju), mis pärineb ladina keelest ja tähendab "kogus", sõna otseses mõttes "kui palju?", andes edasi idee minimaalsest, jagamatust ühikust; alates kvant see oleks kindel energiaühik, mis oleks proportsionaalne kiirguse sagedusega. See on siis väljend kvantteooria.
Praegu a kvant seda nimetatakse footon.
Lisaks pakkus see teadlane funktsiooni, mis võimaldas tal määrata musta keha kiirgust kiirgavate võnkuvate osakeste kiirgust:
E = n. H. v
Olles selline:
n = positiivne täisarv;
h = Plancki konstant (6,626). 10-34 J. s - väga väike väärtus võrreldes energiaga, mis on vajalik igapäevaste materjalide füüsikaliste või keemiliste muutuste läbiviimiseks. See näitab meile, et h tähistab väga väikest maailma, kvantmaailma);
v = kiiratud kiirguse sagedus.
![Saksamaal trükitud tempel (1994), mis näitab Max Plancki kvantteooria avastamist [2]](/f/4231d982fcf71c7d9fa2774ca7505c1a.jpg "Max Plancki kvantteooria")
Saksamaal trükitud tempel (1994) näitab Max Plancki kvantteooria avastamist[2]
Plancki konstant on kvantmaailmas üks olulisemaid konstande, kuna see on fundamentaalne erinevate füüsikaliste ja keemiliste mõistete ning tõlgenduste mõistmiseks.
See teooria näitab, et sageduse “v” kiirgust saab taastada ainult siis, kui sellise sagedusega ostsillaator on omandanud võnkumise alustamiseks vajaliku minimaalse energia. Madalatel temperatuuridel pole kõrgsageduslike võnkumiste esilekutsumiseks piisavalt energiat; sel moel objekt ei taasta ultraviolettkiirgust, lõpetades ultraviolettkatastroofi.
Albert Einstein kasutas seda Max Plancki hüpoteesi, et selgitada 1905. aastal fotoelektrilise efekti teoses saadud tulemusi.
Max Plancki peetakse kvantteooria isaks, mis pälvis talle 1918. aastal Nobeli füüsikapreemia.
Seega on oluline välja tuua, et laine-osakeste duaalsus mateeriast. See tähendab, et valguse olemuse selgitamiseks kasutatakse kahte teooriat: laine ja korpuskulaarne.
Laineteooria selgitab mõningaid valgusnähtusi ja seda saab näidata teatud katsetega, laineteooria aga et valgus koosneb väikestest energiaosakestest, seletab teisi nähtusi ja seda saavad tõestada teised katsed. Pole ühtegi katset, mis demonstreeriks kahte valguse olemust korraga.
Seetõttu kasutatakse uuritava nähtuse kohaselt mõlemat teooriat.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
* Piltide redaktsiooniakrediit:
[1] catwalker / Shutterstock.com
[2] Boris15 / Shutterstock.com
Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia
