Škotski znanstvenik James Clerk Maxwell (1831-1879) je želel razložiti naravo svetlobe in predlagal teorijo, da bi bila svetloba sestavljena iz elektromagnetnih valov. Tako so različne vidne (barve) in nevidne (gama žarki, rentgenski žarki, ultravijolično, infrardeči, mikrovalovni in radijski valovi) bi se razlikovali po valovnih dolžinah in različne frekvence.
Valovna dolžina je razdalja dveh zaporednih vrhov v valu in je predstavljena z grško črko lambda "λ". Frekvenca (f) je število nihanj elektromagnetnega valovanja na sekundo. Ti dve količini sta obratno sorazmerni, krajša je valovna dolžina, večja je frekvenca in energija sevanja.
Ta način preučevanja in razumevanja svetlobe je razložil številne pojave, na primer način njenega širjenja.
Vendar te teorija ni razložila nekaterih vidikov, glavni pa je bila barva, ki so jo nekateri predmeti oddajali, ko so bili ogrevani. Vsak predmet, ki je pri sobni temperaturi, je vizualiziran, ker odseva sevanje z določeno frekvenco in z določeno valovno dolžino, ki ustreza njegovi barvi (vidna svetloba). Vendar pa v primeru predmetov, ki so pri izredno visokih temperaturah, ne odbijajo svetlobe, ki je padla nanje, temveč oddajajo lastno svetlobo z zadostno intenzivnostjo, da si jo lahko predstavljamo.
Na primer, železo spreminja barvo, ko mu temperatura narašča. Najprej se obarva rdeče, nato rumeno, nato belo in ob izredno visokih temperaturah belo postane rahlo modro.
Pri preučevanju tega pojava so znanstveniki izmerili jakost sevanja na vsaki valovni dolžini in meritve ponovili za vrsto različnih temperatur. Nemški fizik Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) je odkril, da je to oddajalo sevanje samo odvisno je bilo od temperature, ne od materiala.
Predmet, ki deluje na ta način, so znanstveniki začeli imenovati kot črno telo. On št poimenovan je tako zaradi svoje barve, saj ni nujno temen, nasprotno, pogosto sveti belo. To ime izhaja iz dejstva, da objekt od takrat ne podpira absorpcije ali oddajanja valovne dolžine bela odseva vse barve (vidno sevanje pri različnih valovnih dolžinah), črna nobene barva. Črno telo absorbira vse sevanje, ki pada nanj.
Ko so znanstveniki skušali razložiti zakone sevanja črnega telesa, so se pridobljeni podatki eksperimentalno izkazali za nezdružljive z Maxwellovo teorijo valov. Še huje pa so rezultati pokazali na katastrofalne razmere, ki so postale znane kot ultravijolična katastrofa. Klasična fizika je dejala, da mora vsako črno telo pri kateri koli temperaturi, ki ni enaka nič, oddajati zelo intenzivno ultravijolično sevanje kar pomeni, da bi segrevanje katerega koli predmeta povzročilo opustošenje okoli njega z oddajanjem velikega sevanja frekvence. Vključno človeško telo s temperaturo 37 ° C bi žarelo v temi!
Vemo pa, da se to ne zgodi v vsakdanjem življenju, kaj bi torej bilo narobe?
Prišla je pravilna razlaga 1900 nemški fizik in matematik Max Karl Ernest Ludwig Planck (1858-1947), ki je rekel, da energija ne bi bila neprekinjena, kot smo že mislili. Njegova teorija je v bistvu rekla:
"Sevano toploto absorbira ali oddaja ne v obliki valov, temveč skozi majhne" zavojčke "energije."
Nemški fizik Max Planck okoli leta 1930
Te male "pakete" energije je poimenoval Max Planck kvantna (njegova množina je koliko), ki izhaja iz latinščine in pomeni „količina“, dobesedno „koliko?“, ki prenaša idejo o minimalni, nedeljivi enoti; od kvantna to bi bila določena enota energije, sorazmerna s frekvenco sevanja. Takrat je izraz kvantna teorija.
Trenutno a kvantna to se imenuje foton.
Poleg tega je ta znanstvenik zagotovil funkcijo, ki je omogočila določanje sevanja nihajočih delcev, ki oddajajo sevanje v črnem telesu:
E = n. H. v
Biti to:
n = pozitivno celo število;
h = Planckova konstanta (6.626). 10-34 J. s - zelo majhna vrednost v primerjavi z energijo, potrebno za izvajanje fizikalnih ali kemijskih sprememb v vsakdanjih materialih. To nam kaže, da se "h" nanaša na zelo majhen svet, kvantni svet);
v = frekvenca oddanega sevanja.
![Žig, natisnjen v Nemčiji (1994), ki prikazuje odkritje kvantne teorije Maxa Plancka [2]](/f/4231d982fcf71c7d9fa2774ca7505c1a.jpg "Kvantna teorija Maksa Plancka")
Žig, natisnjen v Nemčiji (1994), ki prikazuje odkritje kvantne teorije Maxa Plancka[2]
Planckova konstanta je ena najpomembnejših konstant v kvantnem svetu, saj je bistvena za razumevanje različnih fizikalnih in kemijskih konceptov in interpretacij.
Ta teorija kaže, da se sevanje frekvence "v" lahko regenerira le, če je oscilator takšne frekvence pridobil minimalno energijo, potrebno za začetek nihanja. Pri nizkih temperaturah ni na voljo dovolj energije za indukcijo visokofrekvenčnih nihanj; na ta način objekt ne regenerira ultravijoličnega sevanja in konča ultravijolično katastrofo.
Albert Einstein je s to hipotezo Maxa Plancka pojasnil rezultate, dosežene v svojem delu o fotoelektričnem učinku leta 1905.
Max Planck velja za očeta kvantne teorije, ki mu je leta 1918 prinesel Nobelovo nagrado za fiziko.
Zato je pomembno poudariti, da model dvojnost valov-delcev snovi. To pomeni, da se za razlago narave svetlobe uporabljata dve teoriji: val in telo.
Teorija valov razlaga nekatere svetlobne pojave in jih je mogoče dokazati z nekaterimi eksperimenti, medtem ko valovna teorija da je svetloba sestavljena iz drobnih delcev energije, razlaga druge pojave in jo lahko dokažejo drugi poskusi. Ni eksperimenta, ki bi hkrati prikazal dve naravi svetlobe.
Zato se glede na pojav, ki ga preučujemo, uporabljata obe teoriji.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
* Uredniški prispevki za slike:
[1] modna pista / Shutterstock.com
[2] Boris15 / Shutterstock.com
Avtorica Jennifer Fogaça
Diplomiral iz kemije
Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm