تفاوت اصلی بین نظریه امواج الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی پلانک در این است که نظریه امواج الکترومغناطیسی پدیده تابش جسم سیاه و اثر فوتوالکتریک را توضیح نمی دهد در حالی که نظریه کوانتومی پلانک پدیده تابش جسم سیاه و اثر فوتوالکتریک را توضیح می دهد.
اگر ماده ای را (که نقطه ذوب بالایی دارد) گرم کنیم، ابتدا به رنگ قرمز در می آید، سپس به رنگ زرد تبدیل می شود که سپس با نور سفید و آبی شروع به درخشش می کند. هنگامی که ماده به این صورت گرم می شود، آن را "جسم سیاه" می نامیم و تابش حاصل (که ماده ساطع می کند) "تابش بدن سیاه" است.با این حال، نمی‌توانیم با استفاده از نظریه امواج الکترومغناطیسی توضیح دهیم که چگونه این اتفاق می‌افتد، اما نظریه کوانتومی پلانک آن را به خوبی توضیح می‌دهد.
نظریه امواج الکترومغناطیسی چیست؟
نظریه امواج الکترومغناطیسی نظریه ای در شیمی است که توسط جیمز کلارک ماکسول در سال 1864 ارائه شد. طبق این نظریه، چندین نکته در مورد تابش ساطع شده از یک ماده وجود دارد.
این امتیازها به شرح زیر است:
- انرژی از هر منبعی به طور مداوم به شکل انرژی تابشی ساطع می شود.
- تابش دو میدان دارد که عمود بر یکدیگر نوسان می کنند. میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی هر دو این میدان ها بر مسیر تابش عمود هستند.
- تابش دارای ویژگی های موجی است و با سرعت نور حرکت می کند. ما آن را تابش الکترومغناطیسی می نامیم.
- این تشعشعات الکترومغناطیسی برای انتشار نیازی به ماده ندارند.
"موج" توصیف شده در این نظریه دارای چندین ویژگی است.طول موج، فاصله بین دو تاج یا فرورفتگی موج متوالی است. تعدادی از امواجی که در هر ثانیه از یک نقطه عبور می کنند فرکانس موج هستند. فاصله خطی که موج در یک ثانیه طی می کند سرعت است. عدد موج تعداد امواج موجود در طول یک سانتی متر است.
شکل 01: طول موج الکترومغناطیسی
با استفاده از این نظریه، می توانیم طیف الکترومغناطیسی را توسعه دهیم. با این حال، محدودیت هایی برای این نظریه وجود دارد. این محدودیت ها به شرح زیر است:
- نمی تواند تشعشعات بدن سیاه را توضیح دهد.
- و، این اثر فوتوالکتریک را توضیح نمی دهد.
- نمی تواند توضیح دهد که چگونه ظرفیت گرمایی دمای جامدات را تغییر می دهد.
- علاوه بر این، نمی تواند طیف خطی اتم ها را توضیح دهد.
نظریه کوانتومی پلانک چیست؟
نظریه کوانتومی پلانک یک نظریه در شیمی است که توسط ماکس پلانک در سال 1900 ارائه شد. این نظریه مانند اصلاحی برای نظریه امواج الکترومغناطیسی است زیرا ما می توانیم چیزهایی را توضیح دهیم که نظریه امواج الکترومغناطیسی قادر به توضیح آنها نیست. نکات مهم در این نظریه به شرح زیر است:
- انرژی تابشی به طور ناپیوسته به عنوان بسته های انرژی ساطع یا جذب می شود که ما آن را کوانتا می نامیم.
- انرژی هر کوانتوم برابر است با حاصلضرب ثابت پلانک و فرکانس تابش.
- همیشه مقدار کل انرژی که یک ماده ساطع یا جذب می کند یک عدد کوانتاست.
علاوه بر این، این نظریه پدیده تابش جسم سیاه و اثر فوتوالکتریکی را که نظریه امواج الکترومغناطیسی قادر به توضیح آن نبود توضیح داد.بر اساس این نظریه، وقتی ماده ای را گرم می کنیم، اتم های آن ماده انرژی گرما را جذب می کنند و شروع به نوسانات برای انتشار تشعشع می کنند. وقتی ماده را بیشتر گرم می کنیم، تشعشعات بیشتری از خود ساطع می کند. سپس ماده تشعشعی با کمترین فرکانس محدوده مرئی ساطع می کند که رنگ قرمز می دهد و رنگ بعدی زرد و غیره است.
شکل 02: طیف بدن سیاه
هنگامی که توضیح اثر فوتوالکتریک را در نظر می گیریم، ابتدا اجازه دهید بفهمیم که اثر فوتوالکتریک چیست. هنگامی که تابش به سطح فلز برخورد می کند، باعث گسیل الکترون در سطح فلز می شود. این همان چیزی است که ما آن را اثر فوتوالکتریک می نامیم.
شکل 03: اثر فوتوالکتریک
طبق نظریه کوانتومی پلانک، وقتی نور به سطحی برخورد می کند، کوانتای تابش نور تمام انرژی خود را به الکترون های سطح می دهد. بنابراین، اگر تابش تابشی برابر با نیروی جاذبه بین هسته اتم و الکترون باشد، الکترون ها از سطح جدا شده و از سطح پرتاب می شوند.
تفاوت بین نظریه امواج الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی پلانک چیست؟
نظریه امواج الکترومغناطیسی یک نظریه در شیمی است که توسط جیمز کلارک ماکسول در سال 1864 توسعه یافت در حالی که نظریه کوانتومی پلانک یک نظریه در شیمی است که توسط ماکس پلانک در سال 1900 ارائه شد. تفاوت اصلی بین نظریه امواج الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی پلانک در این است که نظریه امواج الکترومغناطیسی پدیده تابش جسم سیاه و اثر فوتوالکتریک را توضیح نمی دهد در حالی که نظریه کوانتومی پلانک پدیده تابش جسم سیاه و اثر فوتوالکتریک را توضیح می دهد.علاوه بر این، تفاوت دیگر بین نظریه امواج الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی پلانک این است که طبق نظریه امواج الکترومغناطیسی، تابش پیوسته است اما طبق نظریه کوانتومی پلانک، تابش ناپیوسته است.
اینفوگرافیک زیر تفاوت بین نظریه امواج الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی پلانک را به صورت جدولی نشان می دهد.
خلاصه - نظریه امواج الکترومغناطیسی در مقابل نظریه کوانتومی پلانک
دو نظریه نظریه امواج الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی پلانک رفتار تابش ساطع شده از یک ماده را توضیح می دهد. با این حال، تفاوت اصلی بین نظریه امواج الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی پلانک در این است که نظریه امواج الکترومغناطیسی پدیده تابش جسم سیاه و اثر فوتوالکتریک را توضیح نمی دهد در حالی که نظریه کوانتومی پلانک پدیده تابش جسم سیاه و اثر فوتوالکتریک را توضیح می دهد.
