Max Planckin teoria. Max Planckin kvanttiteoria

Skotlantilainen tiedemies James Clerk Maxwell (1831-1879) ehdotti valon luonteen selittämistä teoriasta, jonka mukaan valo koostuisi elektromagneettiset aallot. Eri näkyvät (värit) ja näkymätön (gammasäteet, röntgensäteet, ultravioletti, infrapuna-, mikroaaltouuni- ja radioaallot) erotettaisiin aallonpituuksilla ja eri taajuuksilla.

Aallonpituus on kahden peräkkäisen huipun etäisyys aallossa ja sitä edustaa kreikkalainen kirjain lambda “λ”. Taajuus (f) on sähkömagneettisen aallon värähtelyjen määrä sekunnissa. Nämä kaksi suuruutta ovat kääntäen verrannollisia, mitä lyhyempi aallonpituus, sitä korkeampi on säteilyn taajuus ja energia.

Tämä tapa tutkia ja ymmärtää valoa selitti monia ilmiöitä, kuten tapaa, jolla sitä levitettiin.

Oli kuitenkin joitain näkökohtia, joita tämä teoria ei selittänyt, joista tärkein oli väri, jonka tietyt esineet tuottivat kuumennettaessa. Jokainen huoneenlämmössä oleva esine visualisoidaan, koska se heijastaa säteilyä tietyllä taajuudella ja tietyllä aallonpituudella, joka vastaa sen väriä (näkyvää valoa). Hyvin korkeissa lämpötiloissa olevien esineiden tapauksessa ne eivät kuitenkaan heijasta mitään heille pudonnutta valoa, vaan pikemminkin lähettävät omaa valoa riittävän voimakkaasti, jotta voimme visualisoida.

Esimerkiksi rauta muuttaa väriä lämpötilan noustessa. Se muuttuu ensin punaiseksi, sitten keltaiseksi, sitten valkoiseksi ja erittäin korkeissa lämpötiloissa valkoinen muuttuu hieman siniseksi.

Tutkiessaan tätä ilmiötä tutkijat mittaivat säteilyn voimakkuuden kullakin aallonpituudella ja toistivat mittaukset useille eri lämpötiloille. Saksalainen fyysikko Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) huomasi, että tämä säteili se riippui vain lämpötilasta, ei materiaalista.

Tällä tavoin toimivan objektin tutkijat kutsuivat nimellä musta runko. Hän ei sitä kutsutaan niin värinsä vuoksi, koska se ei välttämättä ole tumma, päinvastoin, se hehkuu usein valkoisena. Tämä nimi on peräisin siitä, että esine ei suosi aallonpituuden absorbointia tai emissiota, koska vaikka valkoinen heijastaa kaikkia värejä (näkyvää säteilyä eri aallonpituuksilla), musta ei heijasta yhtään väri. Musta runko absorboi kaiken siihen säteilevän säteilyn.

Joten, kun tutkijat pyrkivät selittämään mustan ruumiin säteilyn lakeja, saadut tiedot osoittautuivat kokeellisesti yhteensopimattomiksi Maxwellin aaltoteorian kanssa. Pahempaa kuinkin, tulokset viittasivat katastrofaaliseen tilanteeseen, joka tunnettiin nimellä ultraviolettikatastrofi. Klassisen fysiikan mukaan minkä tahansa mustan ruumiin missä tahansa lämpötilassa, joka ei ole nolla, tulisi lähettää erittäin voimakasta ultraviolettisäteilyä mikä tarkoittaa, että minkä tahansa esineen lämmitys johtaisi tuhoon sen ympärillä korkean säteilyn päästöjen kautta taajuuksia. Mukaan lukien ihmiskeho, jonka lämpötila on 37 ° C, hehkuisi pimeässä!

Mutta tiedämme, ettei sitä tapahdu jokapäiväisessä elämässä, joten mikä olisi väärin?

Oikea selitys tuli 1900 saksalainen fyysikko ja matemaatikko Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), joka sanoi, että energia ei olisi jatkuvaa, kuten aiemmin ajateltiin. Hänen teoriansa sanoi periaatteessa:

"Lämmitetty kappale absorboi tai lähettää säteilyä ei aaltojen muodossa, vaan pienten energiapakettien kautta."

Saksalainen fyysikko Max Planck noin vuonna 1930

Nämä pienet energiapaketit Max Planck nimettiin kvantti (sen monikko on kuinka paljon), joka tulee latinasta ja tarkoittaa "määrää", kirjaimellisesti "kuinka paljon", välittäen ajatuksen minimaalisesta, jakamattomasta yksiköstä; koska kvantti se olisi selvä energiayksikkö, joka on verrannollinen säteilyn taajuuteen. Silloin ilmaisu kvanttiteoria.

tällä hetkellä a kvantti sitä kutsutaan fotoni.

Lisäksi tämä tutkija toimitti toiminnon, jonka avulla hän pystyi määrittämään värähtelevien hiukkasten säteilyn, jotka lähettävät säteilyä mustassa kappaleessa:

E = n. H. v

Olla että:

n = positiivinen kokonaisluku;
h = Planckin vakio (6,626). 10^-34 J. s - hyvin pieni arvo verrattuna fyysisten tai kemiallisten muutosten suorittamiseen tarvittavaan energiaan jokapäiväisissä materiaaleissa. Tämä osoittaa meille, että "h" viittaa hyvin pieneen maailmaan, kvanttimaailmaan);
v = säteilyn taajuus.

Saksassa painettu leima (1994), joka osoittaa Max Planckin kvanttiteorian löytämisen^[2]

Planckin vakio on yksi tärkeimmistä vakioista kvanttimaailmassa, koska se on olennainen erilaisten fysikaalisten ja kemiallisten käsitteiden ja tulkintojen ymmärtämiselle.

Tämä teoria osoittaa, että taajuuden “v” säteily voidaan regeneroida vain, jos tällaisen taajuuden oskillaattori on hankkinut vähimmäisenergian, joka tarvitaan värähtelyn aloittamiseen. Matalissa lämpötiloissa ei ole riittävästi energiaa korkeataajuisten värähtelyjen aikaansaamiseksi; tällä tavoin esine ei regeneroi ultraviolettisäteilyä, mikä lopettaa ultraviolettikatastrofin.

Albert Einstein käytti tätä Max Planckin hypoteesia selittääkseen vuonna 1905 tehdyssä valosähköistä vaikutusta koskevassa työssään saadut tulokset.

Max Planckia pidetään kvanttiteorian isänä, joka ansaitsi hänelle fysiikan Nobel-palkinnon vuonna 1918.

Siksi on tärkeää huomauttaa, että aaltopartikkelien kaksinaisuus aineesta. Tämä tarkoittaa, että molempia teorioita käytetään valon luonteen selittämiseen: aalto ja korpuskulaarinen.

Aaltoteoria selittää joitain valonilmiöitä ja voidaan osoittaa tietyillä kokeilla, kun taas aaltoteoria että valo koostuu pienistä energian hiukkasista, se selittää muita ilmiöitä ja muiden voidaan todistaa kokeita. Ei ole kokeita, jotka osoittavat valon kaksi luonnetta samanaikaisesti.

Siksi molempia teorioita käytetään tutkittavan ilmiön mukaan.

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

* Kuvien toimitukselliset arvosanat:

[1] catwalker / Shutterstock.com
[2] Boris15 / Shutterstock.com

Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta

Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm