Teori Max Planck. Teori kuantum Max Planck

Mencari untuk menjelaskan sifat cahaya, ilmuwan Skotlandia James Clerk Maxwell (1831-1879) mengajukan teori bahwa cahaya terdiri dari gelombang elektromagnetik. Dengan demikian, perbedaan kasat mata (warna) dan kasat mata (sinar gamma, sinar X, ultraviolet, inframerah, gelombang mikro dan gelombang radio) akan dibedakan dengan memiliki panjang gelombang dan frekuensi yang berbeda.

Panjang gelombang adalah jarak dua puncak berurutan dalam gelombang dan diwakili oleh huruf Yunani lambda “λ”. Frekuensi (f) adalah jumlah osilasi gelombang elektromagnetik per detik. Kedua besaran ini berbanding terbalik, semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi frekuensi dan energi radiasinya.

Cara mempelajari dan memahami cahaya ini menjelaskan banyak fenomena, seperti cara cahaya itu disebarkan.

Namun, ada beberapa aspek yang tidak dijelaskan oleh teori ini, yang utama adalah warna yang dipancarkan benda tertentu saat dipanaskan. Setiap benda yang berada pada suhu kamar divisualisasikan karena memantulkan radiasi pada frekuensi tertentu dan pada panjang gelombang tertentu yang sesuai dengan warnanya (cahaya tampak). Namun, dalam kasus objek yang berada pada suhu yang sangat tinggi, mereka tidak memantulkan cahaya apa pun yang jatuh padanya, melainkan memancarkan cahayanya sendiri dalam intensitas yang cukup untuk kita visualisasikan.

Misalnya, besi berubah warna saat suhunya meningkat. Pertama-tama berubah menjadi merah, lalu kuning, lalu putih, dan pada suhu yang sangat tinggi putih berubah menjadi sedikit biru.

Dalam mempelajari fenomena ini, para ilmuwan mengukur intensitas radiasi pada setiap panjang gelombang dan mengulangi pengukuran untuk rentang suhu yang berbeda. Fisikawan Jerman Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) menemukan bahwa ini memancarkan radiasi itu hanya tergantung pada suhu, bukan bahannya.

Sebuah objek yang bertindak dengan cara ini kemudian disebut oleh para ilmuwan sebagai tubuh hitam. Dia tidak Disebut demikian karena warnanya, karena belum tentu gelap, sebaliknya sering bersinar putih. Nama ini berasal dari fakta bahwa objek tidak menyukai penyerapan atau emisi panjang gelombang, karena while putih memantulkan semua warna (radiasi tampak pada berbagai panjang gelombang), hitam tidak memantulkan apapun warna. Benda hitam menyerap semua radiasi yang jatuh di atasnya.

Jadi, ketika para ilmuwan berusaha menjelaskan hukum radiasi benda hitam, data yang diperoleh secara eksperimental terbukti tidak sesuai dengan teori gelombang Maxwell. Lebih buruk dari itu, hasilnya menunjukkan situasi bencana, yang kemudian dikenal sebagai as bencana ultraviolet. Fisika klasik mengatakan bahwa setiap benda hitam pada suhu tidak nol harus memancarkan radiasi ultraviolet yang sangat kuat, yang berarti bahwa pemanasan objek apa pun akan menyebabkan kehancuran di sekitarnya melalui emisi radiasi tinggi frekuensi. Termasuk tubuh manusia dengan suhu 37°C akan bersinar dalam gelap!

Tapi kita tahu itu tidak terjadi dalam kehidupan sehari-hari, jadi apa yang salah?

Penjelasan yang benar masuk 1900 oleh fisikawan dan matematikawan Jerman Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), yang mengatakan bahwa energi tidak akan terus menerus, seperti yang diperkirakan sebelumnya. Teorinya pada dasarnya mengatakan:

"Radiasi diserap atau dipancarkan oleh benda yang dipanaskan bukan dalam bentuk gelombang, tetapi melalui 'paket' energi kecil."

Fisikawan Jerman Max Planck sekitar tahun 1930

“Paket” energi kecil ini bernama Max Planck kuantum (jamaknya adalah berapa banyak), yang berasal dari bahasa Latin dan berarti "kuantitas", secara harfiah "berapa banyak?", Menyampaikan gagasan tentang unit minimal yang tidak dapat dibagi; sejak kuantum itu akan menjadi satuan energi yang pasti sebanding dengan frekuensi radiasi. Saat itulah ekspresi teori kuantum.

saat ini kuantum ini disebut foton.

Selain itu, ilmuwan ini memberikan fungsi yang memungkinkannya menentukan radiasi partikel berosilasi yang memancarkan radiasi dalam benda hitam:

E = n. H v

Menjadi itu:

n = bilangan bulat positif;
h = konstanta Planck (6.626). 10^-34 J s - nilai yang sangat kecil dibandingkan dengan energi yang dibutuhkan untuk melakukan perubahan fisik atau kimia pada bahan sehari-hari. Ini menunjukkan kepada kita bahwa "h" mengacu pada dunia yang sangat kecil, dunia kuantum);
v = frekuensi radiasi yang dipancarkan.

Cap dicetak di Jerman (1994) menunjukkan penemuan teori kuantum Max Planck^[2]

Konstanta Planck adalah salah satu konstanta terpenting di dunia kuantum, karena merupakan dasar untuk memahami berbagai konsep dan interpretasi fisika dan kimia.

Teori ini menunjukkan bahwa radiasi frekuensi "v" dapat diregenerasi hanya jika osilator frekuensi tersebut telah memperoleh energi minimum yang diperlukan untuk memulai osilasi. Pada suhu rendah, tidak ada cukup energi yang tersedia untuk menginduksi osilasi frekuensi tinggi; dengan cara ini, objek tidak meregenerasi radiasi ultraviolet, mengakhiri bencana ultraviolet.

Albert Einstein menggunakan hipotesis Max Planck ini untuk menjelaskan hasil yang diperoleh dalam karyanya tentang efek fotolistrik pada tahun 1905.

Max Planck dianggap sebagai bapak teori kuantum, yang membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1918.

Dengan demikian, penting untuk menunjukkan bahwa model dari dualitas gelombang-partikel dari materi. Artinya, kedua teori tersebut digunakan untuk menjelaskan sifat cahaya: gelombang dan sel.

Teori gelombang menjelaskan beberapa fenomena cahaya dan dapat ditunjukkan dengan eksperimen tertentu, sedangkan teori gelombang bahwa cahaya terdiri dari partikel kecil energi menjelaskan fenomena lain dan dapat dibuktikan oleh orang lain eksperimen. Tidak ada eksperimen yang menunjukkan dua sifat cahaya secara bersamaan.

Oleh karena itu, kedua teori tersebut digunakan, sesuai dengan fenomena yang diteliti.

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

* Kredit editorial untuk gambar:

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

Oleh Jennifer Fogaa
Lulus kimia

Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm