У потрази за објашњењем природе светлости, шкотски научник Јамес Цлерк Маквелл (1831-1879) предложио је теорију да би се светлост састојала од електромагнетни таласи. Дакле, различити видљиви (боје) и невидљиви (гама зраци, рендгенски зраци, ултраљубичасто, инфрацрвени, микроталасни и радио таласи) разликовали би се по таласним дужинама и различите фреквенције.
Таласна дужина је удаљеност два узастопна врха у таласу и представљена је грчким словом ламбда „λ“. Фреквенција (ф) је број осцилација електромагнетног таласа у секунди. Ове две величине су обрнуто пропорционалне, што је таласна дужина краћа, фреквенција и енергија зрачења су веће.
Овакав начин проучавања и разумевања светлости објаснио је многе појаве, попут начина на који се она шири.
Међутим, било је неких аспеката које ова теорија није објаснила, а главни је била боја коју су одређени предмети испуштали када су се загревали. Сваки објекат који је на собној температури се визуализује јер рефлектује зрачење на одређеној фреквенцији и на одређеној таласној дужини која одговара његовој боји (видљива светлост). Међутим, у случају предмета који су на екстремно високим температурама, они не одражавају светлост која је пала на њих, већ емитују сопствену светлост у довољном интензитету да бисмо могли да је визуализујемо.
На пример, гвожђе мења боју како му температура расте. Прво постаје црвена, затим жута, па бела, а на изузетно високим температурама бела постаје благо плава.
Проучавајући овај феномен, научници су мерили интензитет зрачења на свакој таласној дужини и понављали мерења за распон различитих температура. Немачки физичар Густав Роберт Кирцххофф (1824-1887) открио је да је ово зрачило зрачење само је зависило од температуре, а не од материјала.
Објекат који делује на овај начин научници су назвали као црно тело. Он не назива се тако због своје боје, јер није нужно таман, већ напротив, често светли бело. Ово име потиче из чињенице да објекат од тада не фаворизује апсорпцију или емисију таласне дужине бела рефлектује све боје (видљиво зрачење на различитим таласним дужинама), црна не рефлектује ниједну боја. Црно тело упија сво зрачење које на њега падне.
Дакле, када су научници покушали да објасне законе зрачења црног тела, експериментално добијени подаци показали су се некомпатибилним са Маквелловом теоријом таласа. Још горе од тога, резултати су указали на катастрофалну ситуацију која је постала позната као ултраљубичаста катастрофа. Класична физика је рекла да свако црно тело на било којој температури која није нула треба да емитује врло интензивно ултраљубичасто зрачење што значи да би загревање било ког предмета довело до девастације око њега емисијом високог зрачења фреквенције. Укључујући људско тело температуре 37 ° Ц заблистало би у мраку!
Али знамо да се то не дешава у свакодневном животу, па шта би било лоше?
Ушло је тачно објашњење 1900 немачког физичара и математичара Мак Карл Ернест Лудвиг Планцк (1858-1947), који је рекао да је енергија не би била континуирана, као што се претходно мислило. Његова теорија је у основи рекла:
„Зрачење апсорбује или емитује загрејано тело не у облику таласа, већ кроз мале„ пакетиће “енергије.
Немачки физичар Мак Планцк око 1930
Ове мале "пакете" енергије назвао је Мак Планцк квантни (множина му је колико), који потиче из латинског и значи „количина“, дословно „колико?“, преносећи идеју о минималној, недељивој јединици; пошто је квантни била би то одређена јединица енергије пропорционална фреквенцији зрачења. Тада је израз квантна теорија.
тренутно а квантни То се зове фотон.
Поред тога, овај научник је пружио функцију која је омогућила одређивање зрачења осцилирајућих честица које емитују зрачење у црном телу:
Е = н. Х. в
Будући да:
н = позитиван цео број;
х = Планцкова константа (6.626). 10-34 Ј. с - врло мала вредност у поређењу са енергијом потребном за физичке или хемијске промене у свакодневним материјалима. То нам показује да се „х“ односи на врло мали свет, квантни свет);
в = фреквенција емитованог зрачења.
![Марка штампана у Немачкој (1994) која приказује откриће квантне теорије Макса Планцка [2]](/f/4231d982fcf71c7d9fa2774ca7505c1a.jpg "Квантна теорија Макса Планцка")
Марка штампана у Немачкој (1994) која приказује откриће квантне теорије Макса Планцка[2]
Планцкова константа је једна од најважнијих константи у квантном свету, јер је основна за разумевање различитих физичких и хемијских концепата и тумачења.
Ова теорија показује да се зрачење фреквенције „в“ може обновити само ако је осцилатор такве фреквенције стекао минималну енергију потребну за покретање осцилације. На ниским температурама нема довољно енергије која би изазвала осцилације високе фреквенције; на овај начин, објекат не регенерише ултраљубичасто зрачење, завршавајући ултраљубичасту катастрофу.
Алберт Ајнштајн је користио ову хипотезу Макса Планцка да објасни резултате добијене у свом раду на фотоелектричном ефекту 1905. године.
Мак Планцк се сматра оцем квантне теорије, која му је 1918. донела Нобелову награду за физику.
Стога је важно истаћи да модел дуалност талас-честица материје. То значи да се за објашњавање природе светлости користе две теорије: талас и корпускуларно.
Теорија таласа објашњава неке светлосне појаве и може се демонстрирати одређеним експериментима, док теорија таласа да се светлост састоји од ситних честица енергије објашњава друге појаве, а други то могу доказати експерименти. Не постоји експеримент који истовремено показује две природе светлости.
Стога се користе обе теорије, према феномену који се проучава.
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
* Редакције за слике:
[1] цатвалкер / Схуттерстоцк.цом
[2] Борис15 / Схуттерстоцк.цом
Јеннифер Фогаца
Дипломирао хемију
Извор: Бразил Сцхоол - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm