Klíčový rozdíl mezi teorií elektromagnetických vln a Planckovou kvantovou teorií je v tom, že teorie elektromagnetických vln nevysvětluje jevy záření černého tělesa a fotoelektrický jev, zatímco Planckova kvantová teorie vysvětluje jevy záření černého tělesa a fotoelektrický efekt.
Zahřejeme-li látku (která má vysokou teplotu tání), zbarví se nejprve do červena, poté se změní na žlutou, která pak začne zářit bílým a modrým světlem. Jakmile se látka takto zahřeje, nazýváme ji „černé těleso“a výsledné záření (které látka vyzařuje) je „záření černého tělesa“. Nemůžeme však vysvětlit, jak se to děje pomocí teorie elektromagnetických vln, ale Planckova kvantová teorie to vysvětluje dobře.
Co je teorie elektromagnetických vln?
Teorie elektromagnetických vln je teorie v chemii, kterou vyvinul James Clark Maxwell v roce 1864. Podle této teorie existuje několik bodů o záření emitovaném látkou.
Tyto body jsou následující:
- Energie vyzařuje z jakéhokoli zdroje nepřetržitě ve formě zářivé energie.
- Záření má dvě pole oscilující navzájem kolmo; elektrické pole a magnetické pole. Obě tato pole jsou kolmá k dráze záření.
- Záření má vlnové charakteristiky a šíří se rychlostí světla. Říkáme tomu elektromagnetické záření.
- Toto elektromagnetické záření nepotřebuje ke svému šíření hmotu.
Vlna popsaná v této teorii má několik charakteristik. Vlnová délka vlny je vzdálenost mezi dvěma po sobě jdoucími vrcholy nebo prohlubněmi vlny. Počet vln, které projdou bodem za jednu sekundu, je frekvence vlny. Lineární vzdálenost, kterou vlna urazí za jednu sekundu, je rychlost. Vlnové číslo je počet vln přítomných v délce jednoho centimetru.
Obrázek 01: Délka elektromagnetické vlny
Pomocí této teorie můžeme vyvinout elektromagnetické spektrum. Tato teorie má však určitá omezení. Tato omezení jsou následující:
- Nedokáže vysvětlit záření černého tělesa.
- A nevysvětluje to fotoelektrický jev.
- Nedokáže vysvětlit, jak tepelná kapacita mění teplotu pevných látek.
- Navíc to nedokáže vysvětlit čárová spektra atomů.
Co je Planckova kvantová teorie?
Planckova kvantová teorie je teorie v chemii vyvinutá Maxem Planckem v roce 1900. Tato teorie je jako modifikace teorie elektromagnetických vln, protože dokážeme vysvětlit věci, které teorie elektromagnetických vln vysvětlit nedokázala. Důležité body v této teorii jsou následující:
- Zářivá energie vyzařuje nebo pohlcuje přerušovaně jako energetické balíčky, které nazýváme kvanta.
- Energie každého kvanta se rovná součinu Planckovy konstanty a frekvence záření.
- Vždy celkové množství energie, kterou látka vyzařuje nebo absorbuje, je celý počet kvant.
Tato teorie navíc vysvětlila jevy záření černého tělesa a fotoelektrický jev, který se nepodařilo vysvětlit teorii elektromagnetických vln. Podle této teorie, když ohříváme látku, atomy této látky absorbují energii z tepla a začnou oscilovat, aby vyzařovaly záření; když látku dále zahříváme, vydává stále více záření. Potom látka emituje záření s nejnižší frekvencí viditelného rozsahu, které dává červenou barvu, a další je žlutá barva a tak dále.
Obrázek 02: Spektrum černého těla
Při zvažování vysvětlení fotoelektrického jevu nejprve pochopme, co je fotoelektrický jev. Když záření dopadá na povrch kovu, způsobuje emisi elektronů na povrchu kovu. Tomu říkáme fotoelektrický efekt.
Obrázek 03: Fotoelektrický efekt
Podle Planckovy kvantové teorie, když světlo dopadá na povrch, kvanta světelného záření odevzdávají veškerou svou energii elektronům na povrchu. Elektrony se tedy oddělí od povrchu a vymršťují se z povrchu, pokud má dopadající záření energii rovnou přitažlivé síle mezi atomovým jádrem a elektronem.
Jaký je rozdíl mezi teorií elektromagnetických vln a Planckovou kvantovou teorií?
Teorie elektromagnetických vln je teorie chemie vyvinutá Jamesem Clarkem Maxwellem v roce 1864, zatímco Planckova kvantová teorie je teorie chemie vyvinutá Maxem Planckem v roce 1900. Klíčový rozdíl mezi teorií elektromagnetických vln a Planckovou kvantovou teorií je teorie elektromagnetických vln nevysvětluje jevy záření černého tělesa a fotoelektrický jev, zatímco Planckova kvantová teorie vysvětluje jevy záření černého tělesa a fotoelektrický jev. Navíc další rozdíl mezi teorií elektromagnetických vln a Planckovou kvantovou teorií je ten, že podle teorie elektromagnetických vln je záření spojité, ale podle Planckovy kvantové teorie je záření nespojité.
Níže uvedená infografika představuje rozdíl mezi teorií elektromagnetických vln a Planckovou kvantovou teorií v tabulkové formě.
Shrnutí – Teorie elektromagnetických vln vs Planckova kvantová teorie
Dvě teorie Teorie elektromagnetických vln a Planckova kvantová teorie vysvětlují chování záření emitovaného látkou. Klíčový rozdíl mezi teorií elektromagnetických vln a Planckovou kvantovou teorií je však v tom, že teorie elektromagnetických vln nevysvětluje jevy záření černého tělesa a fotoelektrický efekt, zatímco Planckova kvantová teorie vysvětluje jevy záření černého tělesa a fotoelektrický efekt.
