Verschil tussen de elektromagnetische golftheorie en de kwantumtheorie van Planck

De belangrijk verschil tussen de Elektromagnetische Golf Theorie en de Quantum Theorie van Planck is dat het Elektromagnetische golftheorie verklaart niet de verschijningsvormen van het zwarte lichaam en het foto-elektrische effect, terwijl de kwantumtheorie van Planck wel degelijk de zwartlichaamstralingsverschijnselen en het foto-elektrische effect verklaart.

Als we een stof verwarmen (die een hoog smeltpunt heeft), worden deze eerst rood gekleurd en vervolgens omgezet in een gele kleur, die vervolgens begint te gloeien met wit en blauw licht. Zodra de substantie op deze manier wordt verwarmd, noemen we het een "zwart lichaam" en de resulterende straling (die de substantie afgeeft) is "zwarte lichaamstraling". We kunnen echter niet uitleggen hoe dit gebeurt met behulp van de elektromagnetische golftheorie, maar de kwantumtheorie van Planck verklaart het goed.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is elektromagnetische golftheorie
3. Wat is de Quantum-theorie van Planck
4. Vergelijking zij aan zij - Elektromagnetische golftheorie versus de kwantumtheorie van Planck in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat is elektromagnetische golftheorie?

Elektromagnetische golftheorie is een theorie in de chemie die werd ontwikkeld door James Clark Maxwell in 1864. Volgens deze theorie zijn er verschillende punten over straling uitgestraald door een stof.

Deze punten zijn als volgt:

• Energie komt voortdurend uit elke bron in de vorm van stralingsenergie.
• Straling heeft twee velden die loodrecht ten opzichte van elkaar oscilleren; elektrisch veld en magnetisch veld. Beide velden staan ​​loodrecht op het pad van straling.
• Straling heeft golfkarakteristieken en reist in de snelheid van het licht. We noemen het elektromagnetische straling.
• Voor deze elektromagnetische straling is geen materiaal nodig voor de voortplanting.

De "golf" beschreven in deze theorie heeft verschillende kenmerken. De golflengte van de golf is de afstand tussen twee opeenvolgende toppen of dalen van de golf. Een aantal golven die een punt per seconde passeren, zijn de frequentie van de golf. De lineaire afstand die de golf per seconde aflegt, is de snelheid. Het golfgetal is het aantal golven dat aanwezig is in een lengte van één centimeter.

Figuur 01: Elektromagnetische golflengte

Met behulp van deze theorie kunnen we het elektromagnetische spectrum ontwikkelen. Er zijn echter enkele beperkingen aan deze theorie. Deze beperkingen zijn als volgt:

1. Het kan de straling van het zwarte lichaam niet verklaren.
2. En het verklaart niet het foto-elektrische effect.
3. Het kan niet uitleggen hoe de warmtecapaciteit de temperatuur van vaste stoffen varieert.
4. Bovendien kan het de lijnspectra van atomen niet verklaren.

Wat is de Quantum-theorie van Planck?

De kwantumtheorie van Planck is een theorie in de chemie ontwikkeld door Max Planck in 1900. Deze theorie is als een aanpassing voor de elektromagnetische golftheorie omdat we de dingen kunnen verklaren die de elektromagnetische golftheorie niet kon verklaren. De belangrijke punten in deze theorie zijn als volgt:

• Stralende energie zendt of absorbeert discontinu als energiepakketten, die we quanta noemen.
• De energie van elk kwantum is gelijk aan het product van de constante van Planck en de frequentie van straling.
• De totale hoeveelheid energie die een stof uitzendt of absorbeert, is altijd een heel aantal quanta.

Bovendien verklaarde deze theorie de verschijnselen van blackbody-straling en het foto-elektrische effect dat de elektromagnetische golftheorie niet kon verklaren. Volgens deze theorie, wanneer we een substantie verwarmen, absorberen de atomen van die substantie energie van warmte en triggeren ze oscillaties om straling uit te zenden; wanneer we de substantie verder verwarmen, stoot hij meer en meer straling uit. Vervolgens zendt de substantie straling uit met de laagste frequentie van zichtbaar bereik die een rode kleur geeft, en de volgende is een gele kleur enzovoort.

Figuur 02: Black Body Spectrum

Laten we, als we kijken naar de verklaring voor het foto-elektrisch effect, eerst begrijpen wat een foto-elektrisch effect is. Wanneer de straling het oppervlak van een metaal raakt, veroorzaakt dit de emissie van elektronen in het oppervlak van het metaal. Dit noemen we een foto-elektrisch effect.

Figuur 03: Foto-elektrisch effect

Volgens de Quantum-theorie van Planck, wanneer licht op een oppervlak valt, geeft de quanta van de lichtstraling al haar energie aan de elektronen in het oppervlak. Daarom raken de elektronen los van het oppervlak en worden ze van het oppervlak uitgeworpen, als de invallende straling de energie heeft die gelijk is aan de aantrekkingskracht tussen de atoomkern en het elektron.

Wat is het verschil tussen de elektromagnetische golftheorie en de kwantumtheorie van Planck??

Elektromagnetische golftheorie is een theorie in scheikunde ontwikkeld door James Clark Maxwell in 1864, terwijl de kwantumtheorie van Planck een theorie in de chemie is, ontwikkeld door Max Planck in 1900. Het belangrijkste verschil tussen de elektromagnetische golftheorie en de kwantumtheorie van Planck is dat de elektromagnetische golftheorie niet de stralingsverschijnselen van het zwarte lichaam en het foto-elektrische effect verklaren, terwijl de kwantumtheorie van het Planck wel degelijk de zwart-lichaamstralingsfenomenen en het foto-elektrische effect verklaart. Bovendien is een ander verschil tussen de elektromagnetische golftheorie en de kwantumtheorie van Planck dat volgens de elektromagnetische golftheorie de straling continu is, maar volgens de kwantumtheorie van Planck is de straling discontinu.

De onderstaande infographic geeft het verschil weer tussen de elektromagnetische golftheorie en de kwantumtheorie van Planck in tabelvorm.

Samenvatting - Elektromagnetische golftheorie versus de kwantumtheorie van Planck

De twee theorieën Elektromagnetische golftheorie en de Quantumtheorie van Planck verklaren het gedrag van straling die door een stof wordt uitgezonden. Het belangrijkste verschil tussen de elektromagnetische golftheorie en de kwantumtheorie van Planck is echter dat de elektromagnetische golftheorie niet de zwartlichaamstralingsverschijnselen en het foto-elektrische effect verklaart, terwijl de kwantumtheorie van het Planck de zwartlichaamstralingsverschijnselen en het foto-elektrische effect verklaart.

Referentie:

1. Libretexts. "4.2: de kwantumtheorie van Planck." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21 juli 2016. Beschikbaar Hier 

Afbeelding met dank aan:

1. "1526374" door helder100 (CC0) via pixabay
2. "Blackbody Spectrum" door Almazi - Eigen werk, (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
3. "Foto-elektrisch effect" door Wolfmankurd - en: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia