막스 플랑크 이론. 막스 플랑크의 양자 이론

빛의 본질을 설명하기 위해 스코틀랜드 과학자 James Clerk Maxwell (1831-1879)은 빛이 다음과 같이 구성 될 것이라는 이론을 제안했습니다. 전자파. 따라서 가시 광선 (색상)과 비가시 광선 (감마선, X 선, 자외선, 적외선, 마이크로파 및 전파)는 파장과 다른 주파수.

파장은 파동에서 연속 된 두 봉우리의 거리이며 그리스 문자 람다 "λ"로 표시됩니다. 주파수 (f)는 초당 전자기파의 진동 수입니다. 이 두 양은 반비례 적이며 파장이 짧을수록 방사선의 주파수와 에너지가 높아집니다.

빛을 연구하고 이해하는이 방법은 빛이 전파되는 방식과 같은 많은 현상을 설명했습니다.

그러나이 이론이 설명하지 못한 몇 가지 측면이 있었는데, 주요한 것은 특정 물체가 가열 될 때 방출되는 색입니다. 실내 온도에있는 모든 물체는 특정 주파수와 색상에 해당하는 특정 파장 (가시 광선)에서 복사를 반사하기 때문에 시각화됩니다. 그러나 극도로 높은 온도에있는 물체의 경우에는 그 물체에 떨어진 빛을 반사하지 않고 우리가 시각화하기에 충분한 강도로 자체 빛을 방출합니다.

예를 들어, 철은 온도가 올라가면 색이 변합니다. 먼저 빨간색, 노란색, 흰색 순으로 바뀌고 매우 높은 온도에서는 흰색이 약간 파란색으로 바뀝니다.

이 현상을 연구하면서 과학자들은 각 파장에서 복사 강도를 측정하고 다양한 온도 범위에서 측정을 반복했습니다. 독일의 물리학 자 구스타프 로버트 키르히 호프 (1824-1887)는이 방사능이 재료가 아닌 온도에 의존했습니다.

이런 식으로 행동하는 물체는 과학자들에 의해 흑체. 그 아니 색상 때문에 이름이 붙여 졌는데 반드시 어두울 필요는 없지만 반대로 종종 흰색으로 빛납니다. 이 이름은 물체가 파장의 흡수 또는 방출을 선호하지 않는다는 사실에서 비롯된 것입니다. 흰색은 모든 색상을 반사하고 (다양한 파장에서 가시 광선) 검정색은 반사하지 않음 색깔. 흑체는 그 위에 떨어지는 모든 복사를 흡수합니다.

그래서 과학자들이 흑체 복사의 법칙을 설명하려고했을 때 실험적으로 얻은 데이터는 Maxwell의 파동 이론과 양립 할 수없는 것으로 입증되었습니다. 그보다 더 나쁜 결과는 재앙적인 상황을 가리 ​​켰습니다.

자외선 재앙. 고전 물리학은 영이 아닌 온도의 흑체는 매우 강렬한 자외선을 방출해야한다고 말했습니다. 이것은 어떤 물체의 가열이 높은 방사선 방출을 통해 주변의 파괴로 이어질 것이라는 것을 의미합니다. 주파수. 포함 온도가 37 ° C 인 인체는 어둠 속에서 빛날 것입니다!

그러나 우리는 그것이 일상 생활에서 일어나지 않는다는 것을 알고 있습니다. 그렇다면 무엇이 잘못 되었을까요?

정확한 설명이 들어 왔습니다 1900 독일 물리학 자 및 수학자 막스 칼 어니스트 루트비히 플랑크 (1858-1947), 누가 말했다 에너지는 연속적이지 않을 것입니다, 이전에 생각했던대로. 그의 이론은 기본적으로 다음과 같이 말했습니다.

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"방사선은 파도의 형태가 아니라 작은 에너지 '패킷'을 통해 가열 된 물체에 의해 흡수되거나 방출됩니다."

1930 년경 독일의 물리학 자 막스 플랑크

이 작은 에너지 "패키지"Max Planck는 양자 (복수는 얼마예요), 라틴어에서 유래하고 "수량", 문자 그대로 "얼마나?"를 의미하며, 최소한의 분할 할 수없는 단위라는 아이디어를 전달합니다. 이후 양자 그것은 방사선의 주파수에 비례하는 명확한 에너지 단위가 될 것입니다. 그 때 표현 양자 이론.

현재 양자 그것은 ~라고 불린다 광자.

또한이 과학자는 흑체에서 복사를 방출하는 진동 입자의 복사를 결정할 수있는 기능을 제공했습니다.

E = n. H. V

그것은 :

n = 양의 정수;
h = 플랑크 상수 (6.626). 10^-34 제이. s-일상적인 재료의 물리적 또는 화학적 변화를 수행하는 데 필요한 에너지에 비해 매우 작은 값입니다. 이것은“h”가 아주 작은 세계인 양자 세계를 의미한다는 것을 보여줍니다.
v = 방출 된 방사선의 주파수.

Max Planck의 양자 이론의 발견을 보여주는 독일 (1994)에서 인쇄 된 우표^[2]

플랑크 상수는 다양한 물리 화학적 개념과 해석을 이해하는 데 기본이되기 때문에 양자 세계에서 가장 중요한 상수 중 하나입니다.

이 이론은 주파수 "v"의 방사는 그러한 주파수의 발진기가 발진을 시작하는 데 필요한 최소 에너지를 획득 한 경우에만 재생 될 수 있음을 보여줍니다. 저온에서는 고주파 진동을 유발할 수있는 에너지가 충분하지 않습니다. 이런 식으로 물체는 자외선을 재생하지 않고 자외선 재앙을 종식시킵니다.

알버트 아인슈타인은이 막스 플랑크 가설을 사용하여 1905 년 광전 효과에 대한 그의 연구에서 얻은 결과를 설명했습니다.

막스 플랑크는 양자 이론의 아버지로 여겨져 1918 년 노벨 물리학상을 받았습니다.

따라서 모델의 모델을 지적하는 것이 중요합니다. 파동 입자 이중성 물질의. 이것은 빛의 본질, 즉 파동과 소체를 설명하는 데 두 이론이 모두 사용된다는 것을 의미합니다.

파동 이론은 일부 빛 현상을 설명하고 특정 실험으로 입증 할 수있는 반면 파동 이론은 빛은 작은 에너지 입자로 구성되어 다른 현상을 설명하고 다른 사람들에 의해 입증 될 수 있습니다. 실험. 빛의 두 가지 특성을 동시에 보여주는 실험은 없습니다.

따라서 연구되는 현상에 따라 두 이론이 모두 사용됩니다.

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* 이미지 편집 크레딧 :

[1] 캣 워커 / Shutterstock.com
[2] 보리스 15 / Shutterstock.com

작성자: Jennifer Fogaça
화학 전공