Căutând să explice natura luminii, omul de știință scoțian James Clerk Maxwell (1831-1879) a propus teoria că lumina ar consta din undele electromagnetice. Astfel, diferitele vizibile (culori) și invizibile (raze gamma, raze X, ultraviolete, unde infraroșii, microunde și radio) s-ar distinge prin lungimi de undă și frecvențe diferite.
Lungimea de undă este distanța a două vârfuri consecutive într-o undă și este reprezentată de litera greacă lambda „λ”. Frecvența (f) este numărul de oscilații ale undei electromagnetice pe secundă. Aceste două cantități sunt invers proporționale, cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât frecvența și energia radiației sunt mai mari.
Acest mod de a studia și înțelege lumina a explicat multe fenomene, cum ar fi modul în care a fost propagată.
Cu toate acestea, au existat unele aspecte pe care această teorie nu le-a explicat, principalul fiind culoarea pe care anumite obiecte au emis-o atunci când au fost încălzite. Fiecare obiect aflat la temperatura camerei este vizualizat deoarece reflectă radiația la o anumită frecvență și la o anumită lungime de undă care corespunde culorii sale (lumină vizibilă). Cu toate acestea, în cazul obiectelor care sunt la temperaturi extrem de ridicate, ele nu reflectă nicio lumină care a căzut peste ele, ci emite mai degrabă lumină proprie în intensitate suficientă pentru ca noi să o vizualizăm.
De exemplu, fierul își schimbă culoarea pe măsură ce temperatura acestuia crește. Mai întâi devine roșu, apoi galben, apoi alb și la temperaturi extrem de ridicate albul devine ușor albastru.
În studierea acestui fenomen, oamenii de știință au măsurat intensitatea radiației la fiecare lungime de undă și au repetat măsurătorile pentru o gamă de temperaturi diferite. Fizicianul german Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) a descoperit că aceasta emite radiații depindea doar de temperatură, nu de material.
Un obiect care acționează în acest fel a ajuns să fie numit de oamenii de știință ca. corp negru. El Nu este denumit astfel datorită culorii sale, deoarece nu este neapărat întunecat, dimpotrivă, străluceste adesea alb. Acest nume provine din faptul că obiectul nu favorizează absorbția sau emisia unei lungimi de undă, încă din timp albul reflectă toate culorile (radiații vizibile la diferite lungimi de undă), negrul nu reflectă niciuna culoare. Corpul negru absoarbe toată radiația care cade pe el.
Deci, atunci când oamenii de știință au încercat să explice legile radiației corpului negru, datele obținute experimental s-au dovedit incompatibile cu teoria undelor lui Maxwell. Mai rău decât atât, rezultatele au indicat o situație catastrofală, care a devenit cunoscută sub numele de catastrofă ultravioletă. Fizica clasică a spus că orice corp negru la orice temperatură diferită de zero ar trebui să emită radiații ultraviolete foarte intense, ceea ce înseamnă că încălzirea oricărui obiect ar duce la devastare în jurul său prin emisia de radiații ridicate frecvențe. Inclusiv un corp uman cu o temperatură de 37 ° C ar străluci în întuneric!
Dar știm că acest lucru nu se întâmplă în viața de zi cu zi, deci ce ar fi greșit?
A venit explicația corectă 1900 de către fizicianul și matematicianul german Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), care a spus că energia nu ar fi continuă, așa cum se credea anterior. Teoria sa a spus practic:
„Radiația este absorbită sau emisă de un corp încălzit nu sub formă de unde, ci prin„ pachete ”mici de energie.”
Fizicianul german Max Planck circa 1930
Aceste mici „pachete” de energie numite Max Planck cuantic (pluralul său este cât costă), care provine din latină și înseamnă „cantitate”, literalmente „cât?”, trecând mai departe ideea unei unități minime, indivizibile; din moment ce cuantic ar fi o unitate definită de energie proporțională cu frecvența radiației. Atunci este expresia teoria cuantica.
în prezent o cuantic se numeste foton.
În plus, acest om de știință a furnizat o funcție care a făcut posibilă determinarea radiației particulelor oscilante care emit radiații într-un corp negru:
E = n. H. v
Fiind că:
n = întreg pozitiv;
h = constanta lui Planck (6.626). 10-34 J. s - valoare foarte mică în comparație cu energia necesară pentru a efectua modificări fizice sau chimice în materialele de zi cu zi. Aceasta ne arată că „h” se referă la o lume foarte mică, lumea cuantică);
v = frecvența radiației emise.
![Ștampilă tipărită în Germania (1994) care arată descoperirea teoriei cuantice a lui Max Planck [2]](/f/4231d982fcf71c7d9fa2774ca7505c1a.jpg "Teoria cuantică a lui Max Planck")
Ștampilă tipărită în Germania (1994) care arată descoperirea teoriei cuantice a lui Max Planck[2]
Constanta lui Planck este una dintre cele mai importante constante din lumea cuantică, deoarece este fundamentală pentru înțelegerea diferitelor concepte și interpretări fizice și chimice.
Această teorie arată că radiația cu frecvența „v” poate fi regenerată numai dacă un oscilator cu o astfel de frecvență a dobândit energia minimă necesară pentru a începe oscilația. La temperaturi scăzute, nu există suficientă energie disponibilă pentru a induce oscilații de înaltă frecvență; în acest fel, obiectul nu regenerează radiațiile ultraviolete, punând capăt catastrofei ultraviolete.
Albert Einstein a folosit această ipoteză a lui Max Planck pentru a explica rezultatele obținute în lucrarea sa asupra efectului fotoelectric în 1905.
Max Planck este considerat tatăl teoriei cuantice, care i-a adus premiul Nobel pentru fizică în 1918.
Astfel, este important să subliniem că modelul dualitatea undă-particulă de materie. Aceasta înseamnă că ambele teorii sunt folosite pentru a explica natura luminii: unda și corpuscularul.
Teoria undelor explică unele fenomene luminoase și poate fi demonstrată prin anumite experimente, în timp ce teoria undelor faptul că lumina este compusă din mici particule de energie explică alte fenomene și poate fi dovedită de alții experimente. Nu există niciun experiment care să demonstreze cele două naturi ale luminii în același timp.
Prin urmare, ambele teorii sunt utilizate, în funcție de fenomenul studiat.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
* Credite editoriale pentru imagini:
[1] catwalker / Shutterstock.com
[2] Boris15 / Shutterstock.com
De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm
