Электромагниттік толқындар теориясы мен Планктың кванттық теориясы арасындағы негізгі айырмашылық мынада: электромагниттік толқындар теориясы қара дененің сәулелену құбылыстары мен фотоэффектті түсіндірмейді, ал Планктың кванттық теориясы қара дененің сәулелену құбылыстары мен фотоэлектрлік эффектіні түсіндіреді.
Егер затты (жоғары балқу температурасы бар) қыздырсақ, ол алдымен қызыл түске боялады, содан кейін сары түске айналады, содан кейін ол ақ және көк жарықпен жарқырай бастайды. Зат осылай қыздырылғаннан кейін біз оны «қара дене» деп атаймыз, ал алынған сәуле (зат шығаратын) «қара дененің сәулеленуі» болып табылады. Алайда, біз мұның электромагниттік толқындар теориясы арқылы қалай болатынын түсіндіре алмаймыз, бірақ Планктың кванттық теориясы оны жақсы түсіндіреді.
Электромагниттік толқындар теориясы дегеніміз не?
Электромагниттік толқындар теориясы - 1864 жылы Джеймс Кларк Максвелл жасаған химиядағы теория. Бұл теорияға сәйкес заттан сәулеленуге қатысты бірнеше тармақ бар.
Бұл нүктелер келесідей:
- Энергия кез келген көзден үздіксіз сәулелі энергия түрінде шығады.
- Сәулеленудің бір-біріне перпендикуляр тербелетін екі өрісі бар; электр өрісі және магнит өрісі. Бұл өрістердің екеуі де сәулелену жолына перпендикуляр.
- Сәулеленудің толқындық сипаттамалары бар және жарық жылдамдығымен таралады. Біз оны электромагниттік сәулелену деп атаймыз.
- Бұл электромагниттік сәулелену таралу үшін затты қажет етпейді.
Бұл теорияда сипатталған «толқын» бірнеше сипаттамаларға ие. Толқынның толқын ұзындығы - толқынның қатарынан екі шыңы немесе шұңқырлары арасындағы қашықтық. Бір секундта нүкте арқылы өтетін толқындар саны толқынның жиілігі болып табылады. Толқынның бір секундта жүретін сызықтық қашықтығы – жылдамдық. Толқын саны – бір сантиметр ұзындықтағы толқындар саны.
01-сурет: электромагниттік толқын ұзындығы
Осы теорияны пайдалана отырып, біз электромагниттік спектрді дамыта аламыз. Дегенмен, бұл теорияның кейбір шектеулері бар. Бұл шектеулер келесідей:
- Ол қара дененің сәулеленуін түсіндіре алмайды.
- Ал, ол фотоэффектіні түсіндірмейді.
- Бұл жылу сыйымдылығы қатты заттардың температурасын қалай өзгертетінін түсіндіре алмайды.
- Сонымен қатар, ол атомдардың сызықтық спектрлерін түсіндіре алмайды.
Планктың кванттық теориясы дегеніміз не?
Планктың кванттық теориясы - 1900 жылы Макс Планк жасаған химиядағы теория. Бұл теория электромагниттік толқындар теориясының модификациясы сияқты, өйткені біз электромагниттік толқын теориясы түсіндіре алмайтын нәрселерді түсіндіре аламыз. Бұл теорияның маңызды тұстары мыналар:
- Сәулелену энергиясы энергия пакеттері ретінде үзіліссіз шығарады немесе жұтады, біз оны кванттар деп атаймыз.
- Әр кванттың энергиясы Планк тұрақтысы мен сәуле шығару жиілігінің көбейтіндісіне тең.
- Әрқашан зат шығаратын немесе жұтатын энергияның жалпы мөлшері кванттардың бүтін саны болады.
Сонымен қатар, бұл теория электромагниттік толқындар теориясы түсіндіре алмаған қара дененің сәулелену құбылыстарын және фотоэффектіні түсіндірді. Бұл теорияға сәйкес, біз затты қыздырғанда, сол заттың атомдары жылудан энергияны жұтып, сәуле шығару үшін тербелістерді бастайды; затты одан әрі қыздырған кезде ол көбірек сәуле шығарады. Содан кейін зат қызыл түс беретін көрінетін диапазонның ең төменгі жиілігімен сәуле шығарады, ал келесісі сары түс және т.б. болады.
02-сурет: Қара дененің спектрі
Фотоэффекттің түсіндірмесін қарастырғанда, алдымен фотоэффекттің не екенін түсінейік. Сәулелену металдың бетіне түскенде, металдың бетіне электрондардың шығарылуын тудырады. Мұны біз фотоэффект деп атаймыз.
03-сурет: Фотоэлектрлік эффект
Планктың кванттық теориясына сәйкес, жарық бетке түскенде, жарық сәулелену кванттары өзінің барлық энергиясын беттегі электрондарға береді. Демек, түсетін сәуленің энергиясы атом ядросы мен электрон арасындағы тартылыс күшіне тең болса, электрондар бетінен ажырап, сыртқа шығарылады.
Электромагниттік толқындар теориясы мен Планктың кванттық теориясының айырмашылығы неде?
Электромагниттік толқындар теориясы 1864 жылы Джеймс Кларк Максвелл жасаған химия теориясы, ал Планктың кванттық теориясы 1900 жылы Макс Планк жасаған химия теориясы. Электромагниттік толқындар теориясы мен Планктың кванттық теориясы арасындағы негізгі айырмашылық мынада: электромагниттік толқындар теориясы қара дененің сәулелену құбылыстары мен фотоэлектрлік эффектіні түсіндірмейді, ал Планктың кванттық теориясы қара дененің сәулелену құбылыстары мен фотоэффектісін түсіндіреді. Сонымен қатар, электромагниттік толқындар теориясы мен Планктың кванттық теориясы арасындағы тағы бір айырмашылық мынада: электромагниттік толқындар теориясына сәйкес сәулелену үздіксіз, бірақ Планктың кванттық теориясына сәйкес сәулелену үзіліссіз.
Төмендегі инфографика электромагниттік толқындар теориясы мен Планктың кванттық теориясы арасындағы кестелік түрдегі айырмашылықты көрсетеді.
Қорытынды – Электромагниттік толқын теориясы мен Планктың кванттық теориясы
Электромагниттік толқындар теориясы және Планктың кванттық теориясы заттан шығатын сәулеленудің әрекетін түсіндіреді. Алайда, электромагниттік толқындар теориясы мен Планктың кванттық теориясы арасындағы негізгі айырмашылық мынада: Электромагниттік толқындар теориясы қара дененің сәулелену құбылыстары мен фотоэлектрлік әсерді түсіндірмейді, ал Планктың кванттық теориясы қара дененің сәулелену құбылыстары мен фотоэлектрлік әсерді түсіндіреді.
