Lai izskaidrotu gaismas būtību, skotu zinātnieks Džeimss Klerks Maksvels (1831-1879) ierosināja teoriju, ka gaisma sastāvētu no elektromagnētiskie viļņi. Tādējādi atšķirīgie redzamie (krāsas) un neredzamie (gamma stari, rentgenstari, ultravioletie, infrasarkanie, mikroviļņu un radioviļņi) varētu atšķirt ar viļņu garumiem un dažādas frekvences.
Viļņa garums ir divu secīgu viļņa virsotņu attālums, un to attēlo grieķu burts lambda “λ”. Frekvence (f) ir elektromagnētiskā viļņa svārstību skaits sekundē. Šie divi lielumi ir apgriezti proporcionāli, jo īsāks viļņa garums, jo augstāka ir radiācijas frekvence un enerģija.
Šis gaismas izpētes un izpratnes veids izskaidroja daudzas parādības, piemēram, tās izplatīšanas veidu.
Tomēr bija daži aspekti, kurus šī teorija neizskaidroja, un galvenais bija krāsa, ko daži objekti izstaroja, tos sildot. Katrs objekts, kas atrodas istabas temperatūrā, tiek vizualizēts, jo tas atspoguļo starojumu noteiktā frekvencē un noteiktā viļņa garumā, kas atbilst tā krāsai (redzamajai gaismai). Tomēr attiecībā uz objektiem, kas atrodas ārkārtīgi augstā temperatūrā, tie neatspoguļo uz tiem nokritušo gaismu, bet gan izstaro paši savu gaismu pietiekamā intensitātē, lai mēs varētu to vizualizēt.
Piemēram, dzelzs maina krāsu, paaugstinoties temperatūrai. Vispirms tas kļūst sarkans, tad dzeltens, tad balts, un ārkārtīgi augstā temperatūrā balts kļūst viegli zils.
Pētot šo parādību, zinātnieki mēra starojuma intensitāti katrā viļņa garumā un atkārtoja mērījumus dažādu temperatūru diapazonam. Vācu fiziķis Gustavs Roberts Kirhofs (1824-1887) atklāja, ka tas izstaro starojumu tas tikai bija atkarīgs no temperatūras, nevis no materiāla.
Objektu, kas darbojas šādi, zinātnieki sāka saukt par melns korpuss. Viņš Nē tas ir tā nosaukts krāsas dēļ, jo tas nav obligāti tumšs, gluži pretēji, tas bieži spīd balti. Šis nosaukums radies no tā, ka objekts neveicina viļņa garuma absorbciju vai emisiju, jo kamēr balts atspoguļo visas krāsas (redzamais starojums dažādos viļņu garumos), melns - nevienu krāsa. Melnais ķermenis absorbē visu starojumu, kas uz to nokrīt.
Tātad, kad zinātnieki centās izskaidrot melnā ķermeņa starojuma likumus, iegūtie dati eksperimentāli izrādījās nesaderīgi ar Maksvela viļņu teoriju. Vēl sliktāk, ka rezultāti norādīja uz katastrofisku situāciju, kas kļuva pazīstama kā ultravioletā katastrofa. Klasiskā fizika teica, ka jebkuram melnam ķermenim jebkurā temperatūrā, kas nav nulle, jāizstaro ļoti intensīvs ultravioletais starojums tas nozīmē, ka jebkura objekta apsildīšana izraisītu postījumus ap to, izstarojot lielu starojumu frekvences. Ieskaitot cilvēka ķermenis ar 37 ° C temperatūru spīdētu tumsā!
Bet mēs zinām, ka tas nenotiek ikdienas dzīvē, un kas tad būtu nepareizi?
Ienāca pareizais skaidrojums 1900 vācu fiziķis un matemātiķis Makss Karls Ernests Ludvigs Planks (1858-1947), kurš teica, ka enerģija nebūtu nepārtraukta, kā domāja iepriekš. Viņa teorija būtībā teica:
"Radiāciju uzsildīts ķermenis absorbē vai izstaro nevis viļņu formā, bet gan caur mazām enerģijas" paketēm "."
Vācu fiziķis Makss Planks aptuveni 1930. gadā
Nosaukti šie mazie enerģijas “iepakojumi”, kurus Max Planck nosauca kvants (tā daudzskaitlis ir cik daudz), kas nāk no latīņu valodas un nozīmē “daudzums”, burtiski “cik?”, nododot ideju par minimālu, nedalāmu vienību; kopš kvants tā būtu noteikta enerģijas vienība, kas proporcionāla radiācijas biežumam. Tas ir tad, kad izteiciens kvantu teorija.
šobrīd a kvants to sauc fotons.
Turklāt šis zinātnieks nodrošināja funkciju, kas ļāva noteikt svārstīgo daļiņu starojumu, kas izstaro starojumu melnā ķermenī:
E = n. H. v
Būtībā tāds:
n = pozitīvs vesels skaitlis;
h = Plankas konstante (6,626). 10-34 Dž. s - ļoti maza vērtība, salīdzinot ar enerģiju, kas vajadzīga, lai ikdienas materiālos veiktu fiziskas vai ķīmiskas izmaiņas. Tas mums parāda, ka “h” attiecas uz ļoti mazu pasauli, kvantu pasauli);
v = izstarotā starojuma biežums.
![Vācijā iespiests zīmogs (1994), kas parāda Maksa Planka kvantu teorijas atklājumu [2]](/f/4231d982fcf71c7d9fa2774ca7505c1a.jpg "Max Planck kvantu teorija")
Zīmogs, kas iespiests Vācijā (1994), parādot Maksa Planka kvantu teorijas atklājumu[2]
Plankas konstante ir viena no vissvarīgākajām konstantēm kvantu pasaulē, jo tā ir būtiska dažādu fizikālo un ķīmisko jēdzienu un interpretāciju izpratnei.
Šī teorija rāda, ka frekvences “v” starojumu var atjaunot tikai tad, ja šādas frekvences oscilators ir ieguvis minimālo enerģiju, kas nepieciešama svārstību sākšanai. Zemā temperatūrā nav pietiekami daudz enerģijas, lai izraisītu augstfrekvences svārstības; šādā veidā objekts neatjauno ultravioleto starojumu, izbeidzot ultravioletā starojuma katastrofu.
Alberts Einšteins izmantoja šo Maksa Planka hipotēzi, lai izskaidrotu rezultātus, kas iegūti darbā ar fotoelektrisko efektu 1905. gadā.
Makss Planks tiek uzskatīts par kvantu teorijas tēvu, kas viņam 1918. gadā nopelnīja Nobela prēmiju fizikā.
Tādējādi ir svarīgi norādīt, ka viļņu-daļiņu dualitāte no matērijas. Tas nozīmē, ka abas teorijas tiek izmantotas, lai izskaidrotu gaismas būtību: vilnis un korpuskulārais.
Viļņu teorija izskaidro dažas gaismas parādības, un to var pierādīt ar noteiktiem eksperimentiem, savukārt viļņu teorija ka gaisma sastāv no sīkām enerģijas daļiņām, tas izskaidro citas parādības un to var pierādīt citi eksperimenti. Nav eksperimenta, kas vienlaikus demonstrētu abas gaismas būtības.
Tāpēc saskaņā ar pētāmo parādību tiek izmantotas abas teorijas.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
* Redakcijas kredīti par attēliem:
[1] catwalker / Shutterstock.com
[2] Boriss15 / Shutterstock.com
Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm