Škotijos mokslininkas Jamesas Clerkas Maxwellas (1831–1879), norėdamas paaiškinti šviesos pobūdį, pasiūlė teoriją, kad šviesą sudarytų elektromagnetinės bangos. Taigi skirtingi matomi (spalvos) ir nematomi (gama spinduliai, rentgeno spinduliai, ultravioletiniai, infraraudonųjų spindulių, mikrobangų krosnelės ir radijo bangos) būtų išskiriamos pagal bangos ilgį ir skirtingi dažniai.
Bangos ilgis yra dviejų vienas po kito einančių bangų smailių atstumas ir jį vaizduoja graikų raidė lambda „λ“. Dažnis (f) yra elektromagnetinės bangos svyravimų skaičius per sekundę. Šie du dydžiai yra atvirkščiai proporcingi, kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo didesnis radiacijos dažnis ir energija.
Tokiu būdu tiriant ir suprantant šviesą paaiškinta daugybė reiškinių, pavyzdžiui, jos sklidimo būdas.
Tačiau buvo keletas aspektų, kurių ši teorija nepaaiškino. Pagrindinis jų buvo spalva, kurią tam tikri daiktai skleidė juos kaitinant. Kiekvienas kambario temperatūros objektas yra vizualizuojamas, nes jis atspindi radiaciją tam tikru dažniu ir tam tikru bangos ilgiu, kuris atitinka jo spalvą (matomą šviesą). Tačiau objektų, kurių temperatūra yra itin aukšta, atveju jie neatspindi jokios ant jų kritusios šviesos, veikiau skleidžia savo šviesą pakankamai intensyviai, kad galėtume vizualizuoti.
Pavyzdžiui, geležis keičia spalvą, kai temperatūra pakyla. Pirmiausia jis pasidaro raudonas, tada geltonas, tada baltas, o esant aukštai temperatūrai balta spalva tampa šiek tiek mėlyna.
Nagrinėdami šį reiškinį, mokslininkai matavo spinduliuotės intensyvumą kiekviename bangos ilgyje ir pakartojo matavimus esant skirtingoms temperatūroms. Vokiečių fizikas Gustavas Robertas Kirchhoffas (1824–1887) atrado, kad tai skleidžia radiaciją tai priklausė tik nuo temperatūros, o ne nuo medžiagos.
Taip veikiantį objektą mokslininkai pradėjo vadinti kaip juodas kūnas. Jis ne jis taip pavadintas dėl savo spalvos, nes nebūtinai yra tamsus, priešingai, jis dažnai šviečia baltai. Šis pavadinimas kilęs iš to, kad objektas nenaudoja bangos ilgio absorbcijos ar spinduliuotės, nes tuo metu balta atspindi visas spalvas (matoma spinduliuotė įvairiais bangos ilgiais), juoda - nė vienos spalva. Juodkūnas sugeria visą ant jo krintančią radiaciją.
Taigi, kai mokslininkai siekė paaiškinti juodojo kūno spinduliuotės dėsnius, eksperimentiškai gauti duomenys pasirodė nesuderinami su Maxwello bangos teorija. Blogiau, kad rezultatai parodė katastrofišką situaciją, kuri tapo žinoma kaip ultravioletinių spindulių katastrofa. Klasikinė fizika teigė, kad bet koks juodas kūnas esant bet kuriai temperatūrai, kuri nėra nulinė temperatūra, turėtų skleisti labai intensyvią ultravioletinę spinduliuotę o tai reiškia, kad bet kurio objekto kaitinimas sukeltų didelę spinduliuotę aplink jį dažniai. Įskaitant žmogaus kūnas, kurio temperatūra 37 ° C, švytėtų tamsoje!
Bet mes žinome, kad taip neatsitinka kasdieniame gyvenime, tad kas būtų blogai?
Įėjo teisingas paaiškinimas 1900 vokiečių fiziko ir matematiko Maxas Karlas Ernestas Ludwigas Planckas (1858-1947), kuris teigė, kad energija nebūtų tęstinė, kaip manyta anksčiau. Jo teorija iš esmės pasakė:
"Radiaciją sugeria arba skleidžia kaitinamas kūnas ne bangų pavidalu, o per mažus" energijos paketus ".
Vokiečių fizikas Maxas Planckas apie 1930 m
Šiuos mažus energijos „paketus“ pavadino Maxas Planckas kvantinė (jo daugiskaita yra kiek), kilęs iš lotynų kalbos ir reiškiantis „kiekis“, pažodžiui „kiek?“, perduodantis minimalaus, nedalomo vieneto idėją; nuo kvantinė tai būtų apibrėžtas energijos vienetas, proporcingas radiacijos dažniui. Štai tada išraiška kvantinė teorija.
šiuo metu a kvantinė tai vadinama fotonas.
Be to, šis mokslininkas pateikė funkciją, kuri leido nustatyti svyruojančių dalelių, skleidžiančių spinduliavimą juodame kūne, spinduliuotę:
E = n. H. v
Būti tuo:
n = teigiamas sveikasis skaičius;
h = Plancko konstanta (6,626). 10-34 Dž. s - labai maža vertė, palyginti su energija, reikalinga fiziniams ar cheminiams kasdienių medžiagų pokyčiams atlikti. Tai rodo, kad „h“ reiškia labai mažą pasaulį, kvantinį pasaulį);
v = skleidžiamos spinduliuotės dažnis.
![Vokietijoje atspausdintas antspaudas (1994), rodantis Makso Plancko kvantinės teorijos atradimą [2]](/f/4231d982fcf71c7d9fa2774ca7505c1a.jpg "Maxo Plancko kvantinė teorija")
Vokietijoje atspausdintas antspaudas (1994), rodantis Makso Plancko kvantinės teorijos atradimą[2]
Plancko konstanta yra viena iš svarbiausių kvantų pasaulio konstantų, nes ji yra pagrindinė, norint suprasti įvairias fizines ir chemines sąvokas bei interpretacijas.
Ši teorija rodo, kad dažnio „v“ spinduliuotę galima atkurti tik tuo atveju, jei tokio dažnio osciliatorius įgijo mažiausią energiją, reikalingą virpesiams pradėti. Esant žemai temperatūrai, nepakanka energijos aukšto dažnio virpesiams sukelti; tokiu būdu objektas neatsinaujina ultravioletinių spindulių, nutraukdamas ultravioletinių spindulių katastrofą.
Albertas Einšteinas naudojo šią Maxo Plancko hipotezę paaiškindamas rezultatus, gautus dirbant apie fotoelektrinį efektą 1905 m.
Maxas Planckas laikomas kvantinės teorijos tėvu, kuris 1918 metais pelnė Nobelio fizikos premiją.
Taigi svarbu pabrėžti, kad bangos-dalelės dvilypumas materijos. Tai reiškia, kad šviesos prigimčiai paaiškinti naudojamos dvi teorijos: banga ir korpusas.
Bangų teorija paaiškina kai kuriuos šviesos reiškinius ir gali būti pademonstruota atliekant tam tikrus eksperimentus, o bangų teorija kad šviesa susideda iš mažų energijos dalelių paaiškina kitus reiškinius ir ją gali įrodyti kiti eksperimentai. Nėra eksperimento, kuris vienu metu pademonstruotų abi šviesos prigimtis.
Todėl pagal tiriamą reiškinį naudojamos abi teorijos.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
* Vaizdo redagavimo kreditai:
[1] podiumuotojas / Shutterstock.com
[2] Borisas15 / Shutterstock.com
Jennifer Fogaça
Baigė chemiją
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm