James Clerk Maxwell (1831-1879) skót tudós a fény természetének megmagyarázására törekedett arra az elméletre, hogy a fény elektromágneses hullámok. Így a különböző látható (színek) és láthatatlan (gammasugarak, röntgensugarak, ultraibolya, infravörös, mikrohullámú és rádióhullámok) megkülönböztethetők azzal, hogy hullámhosszuk és különböző frekvenciák.
A hullámhossz két egymást követő csúcs távolsága egy hullámban, amelyet a görög lambda „λ” betű képvisel. Az (f) frekvencia az elektromágneses hullám másodpercenkénti rezgéseinek száma. Ez a két mennyiség fordítottan arányos, minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb a sugárzás frekvenciája és energiája.
A fény tanulmányozásának és megértésének ez a módja sok jelenséget magyarázott meg, például a terjedésének módját.
Vannak azonban olyan szempontok, amelyeket ez az elmélet nem magyarázott meg, a legfontosabb az a szín, amelyet egyes tárgyak melegítésükkor kibocsátottak. Minden szobát, amely szobahőmérsékleten van, vizualizálunk, mert egy bizonyos frekvencián és a hullámhosszon, amely megfelel a színének (látható fénynek), visszaveri a sugárzást. A rendkívül magas hőmérsékletű tárgyak esetében azonban nem tükrözik a rájuk esett fényt, sokkal inkább saját fényt bocsátanak ki kellő intenzitással ahhoz, hogy láthatóvá váljunk.
Például a vas a hőmérsékletének növekedésével megváltoztatja a színét. Először piros, majd sárga, majd fehér lesz, és rendkívül magas hőmérsékleten a fehér kissé kék színűvé válik.
A jelenség tanulmányozása során a tudósok minden hullámhosszon megmérték a sugárzás intenzitását, és megismételték a méréseket különböző hőmérsékleti tartományokra. Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) német fizikus felfedezte, hogy ez sugárzást bocsát ki csak a hőmérséklettől függ, és nem az anyagtól.
Az ilyen módon működő tárgyat a tudósok úgy hívták meg fekete test. Ő nem színe miatt nevezik így, mivel nem feltétlenül sötét, éppen ellenkezőleg, gyakran fehéren izzik. Ez a név abból származik, hogy az objektum nem támogatja a hullámhossz elnyelését vagy kibocsátását, mivel míg a fehér tükrözi az összes színt (a látható sugárzás különböző hullámhosszakon), a fekete a semmit szín. A fekete test elnyeli az összes rá eső sugárzást.
Tehát amikor a tudósok meg akarták magyarázni a fekete test sugárzásának törvényszerűségeit, a kapott adatok kísérletileg összeegyeztethetetlennek bizonyultak Maxwell hullámelméletével. Rosszabb, hogy az eredmények katasztrofális helyzetre utaltak, amely a ultraibolya katasztrófa. A klasszikus fizika azt mondta, hogy bármely fekete testnek, bármilyen nulla hőmérsékleten, nagyon intenzív ultraibolya sugárzást kell kibocsátania, a ami azt jelenti, hogy bármely tárgy felmelegedése pusztuláshoz vezetne körülötte a magas sugárzás kibocsátása révén frekvenciák. Beleértve egy 37 ° C hőmérsékletű emberi test ragyogna a sötétben!
De tudjuk, hogy ez nem történik meg a mindennapi életben, akkor mi lenne a baj?
Bejött a helyes magyarázat 1900 német fizikus és matematikus Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), aki azt mondta, hogy az az energia nem lenne folyamatos, mint azt korábban gondolták. Elmélete alapvetően azt mondta:
"A sugárzást egy fűtött test elnyeli vagy kibocsátja nem hullámok formájában, hanem kis" energiacsomagok "révén."
Max Planck német fizikus 1930 körül
Ezeket a kis energiacsomagokat Max Planck nevezte meg kvantum (többes száma: mennyi), amely latinból származik és „mennyiséget” jelent, szó szerint „mennyit?”, továbbadva egy minimális, oszthatatlan egység gondolatát; mivel a kvantum a sugárzás frekvenciájával arányos határozott energiaegység lenne. Ekkor a kifejezés kvantum elmélet.
jelenleg a kvantum ezt hívják foton.
Ezenkívül ez a tudós olyan funkciót biztosított, amely lehetővé tette a fekete testben sugárzást kibocsátó oszcilláló részecskék sugárzásának meghatározását:
E = n. H. v
Lévén:
n = pozitív egész szám;
h = Planck állandója (6,626). 10-34 J. s - nagyon kicsi érték ahhoz az energiához képest, amely a mindennapi anyagok fizikai vagy kémiai változásainak végrehajtásához szükséges. Ez azt mutatja, hogy a „h” egy nagyon kicsi világra, a kvantumvilágra utal);
v = a kibocsátott sugárzás frekvenciája.
![Németországban nyomtatott bélyegző (1994) Max Planck kvantumelméletének felfedezését mutatja be [2]](/f/4231d982fcf71c7d9fa2774ca7505c1a.jpg "Max Planck kvantumelmélete")
Németországban nyomtatott bélyegző (1994) Max Planck kvantumelméletének felfedezését mutatja be[2]
Planck állandója az egyik legfontosabb konstans a kvantumvilágban, mivel alapvető a különféle fizikai és kémiai fogalmak és értelmezések megértésében.
Ez az elmélet azt mutatja, hogy az „v” frekvenciájú sugárzás csak akkor regenerálható, ha egy ilyen frekvenciájú oszcillátor megszerezte a minimális energiát, amely szükséges az oszcilláció elindításához. Alacsony hőmérsékleten nincs elegendő energia a magas frekvenciájú rezgések kiváltására; ily módon az objektum nem regenerálja az ultraibolya sugárzást, ezzel véget vetve az ultraibolya katasztrófának.
Albert Einstein ezt a Max Planck-hipotézist használta az 1905-ös fotoelektromos effektus munkájában elért eredmények magyarázatára.
Max Planckot a kvantumelmélet atyjának tartják, amely 1918-ban fizikai Nobel-díjat kapott.
Ezért fontos kiemelni, hogy a hullám-részecske kettősség az anyag. Ez azt jelenti, hogy mindkét elméletet a fény természetének magyarázatára használják: a hullám és a korpuszkuláris.
A hullámelmélet néhány fényjelenséget megmagyaráz, és bizonyos kísérletekkel kimutatható, míg a hullámelmélet hogy a fény apró energiarészecskékből áll, más jelenségeket magyaráz, és mások is bizonyíthatják kísérletek. Nincs olyan kísérlet, amely egyszerre demonstrálná a fény két természetét.
Ezért mindkét elméletet alkalmazzák a vizsgált jelenség szerint.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
* Szerkesztői kredit a képekhez:
[1] kifutó / Shutterstock.com
[2] Boris15 / Shutterstock.com
Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm
