Nøkkelforskjellen mellom elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori er at den elektromagnetiske bølgeteorien ikke forklarer strålingsfenomenene og den fotoelektriske effekten av den svarte kroppen, mens Plancks kvanteteori forklarer strålingsfenomenene og den fotoelektriske effekten.
Hvis vi varmer opp et stoff (som har et høyt smeltepunkt), blir det først rødfarget, deretter konverteres det til en gul farge, som deretter begynner å lyse med hvitt og blått lys. Når stoffet er varmet opp på denne måten, kaller vi det en "svart kropp" og den resulterende strålingen (som stoffet sender ut) er "svart kroppsstråling". Vi kan imidlertid ikke forklare hvordan dette skjer ved hjelp av elektromagnetisk bølgeteori, men Plancks kvanteteori forklarer det godt.
Hva er elektromagnetisk bølgeteori?
Electromagnetic Wave Theory er en teori i kjemi som ble utviklet av James Clark Maxwell i 1864. I følge denne teorien er det flere punkter om stråling som sendes ut fra et stoff.
Disse poengene er som følger:
- Energi avgir kontinuerlig fra enhver kilde i form av strålingsenergi.
- Stråling har to felt som svinger vinkelrett på hverandre; elektrisk felt og magnetfelt. Begge disse feltene er vinkelrett på strålingsbanen.
- Stråling har bølgeegenskaper og beveger seg med lysets hastighet. Vi kaller det elektromagnetisk stråling.
- Denne elektromagnetiske strålingen krever ikke materie for forplantning.
Bølgen som beskrives i denne teorien har flere kjennetegn. Bølgelengden til bølgen er avstanden mellom to påfølgende topper eller bunner av bølgen. Et antall bølger som går gjennom et punkt per sekund er frekvensen til bølgen. Den lineære avstanden som bølgen reiser per sekund er hastigheten. Bølgenummer er antall bølger som er tilstede i én centimeters lengde.
Figur 01: Elektromagnetisk bølgelengde
Ved å bruke denne teorien kan vi utvikle det elektromagnetiske spekteret. Imidlertid er det noen begrensninger for denne teorien. Disse begrensningene er som følger:
- Det kan ikke forklare den svarte kroppsstrålingen.
- Og det forklarer ikke den fotoelektriske effekten.
- Det kan ikke forklare hvordan varmekapasiteten varierer temperaturen til faste stoffer.
- I tillegg kan den ikke forklare linjespektrene til atomer.
Hva er Plancks kvanteteori?
Plancks kvanteteori er en teori i kjemi utviklet av Max Planck i 1900. Denne teorien er som en modifikasjon for elektromagnetisk bølgeteori fordi vi kan forklare ting som den elektromagnetiske bølgeteorien ikke kunne forklare. De viktige punktene i denne teorien er som følger:
- Strålende energi sender ut eller absorberer diskontinuerlig som energipakker, som vi kaller kvanta.
- Energien til hvert kvante er lik produktet av Plancks konstant og frekvensen til stråling.
- Alltid er den totale mengden energi som et stoff avgir eller absorberer et helt antall kvanter.
I tillegg forklarte denne teorien fenomenene med svartlegemestråling og den fotoelektriske effekten som teorien om elektromagnetiske bølger ikke klarte å forklare. I følge denne teorien, når vi varmer opp et stoff, absorberer atomene til det stoffet energi fra varme og starter svingninger for å sende ut stråling; når vi varmer opp stoffet ytterligere, avgir det mer og mer stråling. Deretter sender stoffet ut stråling med laveste frekvens av synlig område som gir rød farge, og neste er gul farge og så videre.
Figur 02: Black Body Spectrum
Når vi vurderer forklaringen på den fotoelektriske effekten, la oss først forstå hva en fotoelektrisk effekt er. Når strålingen treffer overflaten av et metall, forårsaker det utslipp av elektroner i overflaten av metallet. Dette er det vi kaller fotoelektrisk effekt.
Figur 03: Fotoelektrisk effekt
I følge Plancks kvanteteori, når lys treffer en overflate, gir kvanta av lysstrålingen all sin energi til elektronene i overflaten. Derfor blir elektronene løsnet fra overflaten og kastet ut fra overflaten, hvis den innfallende strålingen har energien lik tiltrekningskraften mellom atomkjernen og elektronet.
Hva er forskjellen mellom elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori?
Electromagnetic Wave Theory er en teori i kjemi utviklet av James Clark Maxwell i 1864, mens Plancks kvanteteori er en teori i kjemi utviklet av Max Planck i 1900. Hovedforskjellen mellom elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori er at elektromagnetisk bølgeteori forklarer ikke svartkroppsstrålingsfenomenene og den fotoelektriske effekten, mens Plancks kvanteteori forklarer svartkroppsstrålingsfenomenene og den fotoelektriske effekten. Dessuten er en annen forskjell mellom elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori at i henhold til den elektromagnetiske bølgeteorien er strålingen kontinuerlig, men ifølge Plancks kvanteteori er strålingen diskontinuerlig.
Infografien nedenfor presenterer forskjellen mellom elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori i tabellform.
Sammendrag – Elektromagnetisk bølgeteori vs Plancks kvanteteori
De to teoriene Electromagnetic Wave Theory og Plancks kvanteteori forklarer oppførselen til stråling som sendes ut fra et stoff. Imidlertid er den viktigste forskjellen mellom elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori at den elektromagnetiske bølgeteorien ikke forklarer strålingsfenomenene og den fotoelektriske effekten av den svarte kroppen, mens Plancks kvanteteori forklarer strålingsfenomenene og den fotoelektriske effekten.
