マックスプランク理論。 マックスプランクの量子論

光の性質を説明しようとして、スコットランドの科学者ジェームズクラークマクスウェル（1831-1879）は、光は次のもので構成されるという理論を提案しました。 電磁波. したがって、異なる可視（色）と不可視（ガンマ線、X線、紫外線、 赤外線、マイクロ波、電波）は、波長と 異なる周波数。

波長は、波の2つの連続するピークの距離であり、ギリシャ文字のラムダ「λ」で表されます。 周波数（f）は、1秒あたりの電磁波の振動数です。 これらの2つの量は反比例し、波長が短いほど、放射の周波数とエネルギーが高くなります。

光を研究し理解するこの方法は、光が伝播する方法など、多くの現象を説明しました。

しかし、この理論では説明できないいくつかの側面がありました。主なものは、特定のオブジェクトが加熱されたときに放出される色です。 室温にあるすべてのオブジェクトは、その色（可視光）に対応する特定の周波数および特定の波長の放射を反射するため、視覚化されます。 ただし、非常に高温のオブジェクトの場合、オブジェクトに当たった光は反射せず、視覚化するのに十分な強度で独自の光を放出します。

たとえば、鉄は温度が上がると色が変わります。 最初に赤、次に黄色、次に白に変わり、非常に高い温度では白がわずかに青に変わります。

この現象を研究する際に、科学者は各波長で放射の強度を測定し、さまざまな温度の範囲で測定を繰り返しました。 ドイツの物理学者グスタフ・ロバート・キルヒホフ（1824-1887）は、これが放射線を放出したことを発見しました 材料ではなく、温度に依存していました。

このように作用する物体は、科学者によって次のように呼ばれるようになりました 黒体. 彼 番号 それは必ずしも暗いとは限らないので、その色からそのように名付けられました、それどころか、それはしばしば白く光ります。 この名前は、オブジェクトが波長の吸収または放出を好まないという事実に由来しています。 白はすべての色（さまざまな波長の可視光線）を反射し、黒は何も反射しません 色。 黒体はそれに当たるすべての放射線を吸収します。

したがって、科学者が黒体放射の法則を説明しようとしたとき、実験的に得られたデータはマクスウェルの波動理論と矛盾することが証明されました。 さらに悪いことに、結果は壊滅的な状況を示し、それは 紫外破綻. 古典物理学によれば、ゼロ以外の温度の黒体は非常に強い紫外線を放射するはずです。 つまり、物体を加熱すると、高放射線が放出されて周囲が荒廃することになります。 周波数。 含む 温度37℃の人体は暗闇で光ります！

しかし、それは日常生活では起こらないことを私たちは知っているので、何が悪いのでしょうか？

正しい説明が入りました 1900 ドイツの物理学者および数学者による マックス・カール・アーネスト・ルートヴィヒ・プランク （1858-1947）、誰が言った エネルギーは継続的ではありません、以前に考えたように。 彼の理論は基本的に言った：

今やめないで... 広告の後にもっとあります;）

「放射は、波の形ではなく、エネルギーの小さな「パケット」を介して、加熱された物体によって吸収または放出されます。」

1930年頃のドイツの物理学者マックスプランク

マックス・プランクという名前のエネルギーのこれらの小さな「パッケージ」 量子 （その複数形は いくら）、これはラテン語に由来し、「量」、文字通り「いくらですか？」を意味し、最小限の分割できない単位のアイデアを伝えます。 以来 量子 それは、放射線の周波数に比例するエネルギーの明確な単位になります。 その時の表現 量子論.

現在、 量子 それは呼ばれています 光子.

さらに、この科学者は、黒体で放射線を放出する振動粒子の放射線を決定することを可能にする機能を提供しました。

E = n。 H。 v

それであること：

n =正の整数;
h =プランク定数（6.626）。 10^-34 J。 s-日常の材料の物理的または化学的変化を実行するために必要なエネルギーと比較して非常に小さい値。 これは、「h」が非常に小さな世界、つまり量子世界を指していることを示しています。
v =放出された放射線の周波数。

マックスプランクの量子論の発見を示すドイツで印刷されたスタンプ（1994年）^[2]

プランク定数は、さまざまな物理的および化学的概念と解釈を理解するための基本であるため、量子世界で最も重要な定数の1つです。

この理論は、周波数「v」の放射は、そのような周波数の発振器が発振を開始するために必要な最小エネルギーを獲得した場合にのみ再生できることを示しています。 低温では、高周波振動を誘発するのに十分なエネルギーが利用できません。 このようにして、オブジェクトは紫外線を再生せず、紫外線の大惨事を終わらせます。

アルバートアインシュタインは、このマックスプランクの仮説を使用して、1905年の光電効果に関する彼の研究で得られた結果を説明しました。

マックスプランクは、1918年にノーベル物理学賞を受賞した量子論の父と見なされています。

したがって、のモデルが 波動粒子の二重性 問題の。 これは、光の性質を説明するために、波と粒子という2つの理論が使用されていることを意味します。

波動理論はいくつかの光現象を説明し、特定の実験によって実証することができますが、波動理論は その光はエネルギーの小さな粒子で構成されており、他の現象を説明し、他の人が証明することができます 実験。 光の2つの性質を同時に実証する実験はありません。

したがって、研究されている現象に応じて、両方の理論が使用されます。

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

*画像の編集クレジット：

[1] キャットウォーカー / Shutterstock.com
[2] Boris15 / Shutterstock.com

ジェニファー・フォガサ
化学を卒業