Die sleutelverskil tussen elektromagnetiese golfteorie en Planck se kwantumteorie is dat die elektromagnetiese golfteorie nie die swartliggaam-stralingsverskynsels en foto-elektriese effek verduidelik nie, terwyl Planck se kwantumteorie wel die swartliggaam-stralingsverskynsels en die foto-elektriese effek verduidelik.
As ons 'n stof (wat 'n hoë smeltpunt het) verhit, word dit eers rooi gekleur, dan verander dit in 'n geel kleur, wat dan met wit en blou lig begin gloei. Sodra die stof so verhit is, noem ons dit 'n "swart liggaam" en die gevolglike bestraling (wat die stof uitstraal) is "swartliggaam bestraling". Ons kan egter nie verduidelik hoe dit gebeur met behulp van elektromagnetiese golfteorie nie, maar die Planck se kwantumteorie verduidelik dit goed.
Wat is elektromagnetiese golfteorie?
Electromagnetic Wave Theory is 'n teorie in chemie wat deur James Clark Maxwell in 1864 ontwikkel is. Volgens hierdie teorie is daar verskeie punte oor straling wat deur 'n stof uitgestraal word.
Hierdie punte is soos volg:
- Energie straal voortdurend uit enige bron in die vorm van stralingsenergie.
- Bestraling het twee velde wat loodreg op mekaar ossilleer; elektriese veld en magnetiese veld. Beide hierdie velde is loodreg op die pad van straling.
- Bestraling het golfkenmerke en beweeg teen die snelheid van lig. Ons noem dit elektromagnetiese straling.
- Hierdie elektromagnetiese straling vereis nie materie vir voortplanting nie.
Die “golf” wat in hierdie teorie beskryf word, het verskeie kenmerke. Die golflengte van die golf is die afstand tussen twee opeenvolgende kruine of trôe van die golf. 'n Aantal golwe wat deur 'n punt per sekonde gaan, is die frekwensie van die golf. Die lineêre afstand wat die golf per sekonde aflê, is die snelheid. Golfnommer is die aantal golwe teenwoordig in een sentimeter lengte.
Figuur 01: Elektromagnetiese golflengte
Deur hierdie teorie te gebruik, kan ons die elektromagnetiese spektrum ontwikkel. Daar is egter sekere beperkings op hierdie teorie. Hierdie beperkings is soos volg:
- Dit kan nie die swart liggaamsstraling verduidelik nie.
- En, dit verduidelik nie die foto-elektriese effek nie.
- Dit kan nie verduidelik hoe die hittekapasiteit die temperatuur van vaste stowwe verskil nie.
- Verder kan dit nie die lynspektra van atome verduidelik nie.
Wat is Planck se kwantumteorie?
Planck se kwantumteorie is 'n teorie in chemie wat deur Max Planck in 1900 ontwikkel is. Hierdie teorie is soos 'n wysiging vir elektromagnetiese golfteorie omdat ons die dinge kan verduidelik wat die elektromagnetiese golfteorie nie kon verklaar nie. Die belangrike punte in hierdie teorie is soos volg:
- Straalenergie straal of absorbeer diskontinu as energiepakkies, wat ons kwanta noem.
- Die energie van elke kwantum is gelyk aan die produk van Planck se konstante en die frekwensie van straling.
- Altyd is die totale hoeveelheid energie wat 'n stof uitstraal of absorbeer 'n hele aantal kwanta.
Boonop het hierdie teorie die verskynsels van swartliggaambestraling en die foto-elektriese effek verduidelik wat die elektromagnetiese golfteorie nie kon verklaar nie. Volgens hierdie teorie, wanneer ons 'n stof verhit, absorbeer die atome van daardie stof energie uit hitte en begin ossillasies om straling uit te straal; wanneer ons die stof verder verhit, straal dit meer en meer straling uit. Dan straal die stof straling uit met die laagste frekwensie van sigbare reeks wat rooi kleur gee, en die volgende is geel kleur ensovoorts.
Figuur 02: Black Body Spectrum
Wanneer ons die verduideliking vir die foto-elektriese effek oorweeg, laat ons eers verstaan wat 'n foto-elektriese effek is. Wanneer die straling die oppervlak van 'n metaal tref, veroorsaak dit die vrystelling van elektrone in die oppervlak van die metaal. Dit is wat ons foto-elektriese effek noem.
Figuur 03: Foto-elektriese effek
Volgens die Planck se kwantumteorie, wanneer lig op 'n oppervlak tref, gee die kwanta van die ligstraling al sy energie aan die elektrone in die oppervlak. Gevolglik raak die elektrone los van die oppervlak en word van die oppervlak uitgestoot, as die invallende straling die energie het gelykstaande aan die aantrekkingskrag tussen die atoomkern en elektron.
Wat is die verskil tussen elektromagnetiese golfteorie en Planck se kwantumteorie?
Elektromagnetiese golfteorie is 'n teorie in chemie wat deur James Clark Maxwell in 1864 ontwikkel is, terwyl Planck se kwantumteorie 'n teorie in chemie is wat deur Max Planck in 1900 ontwikkel is. Die belangrikste verskil tussen elektromagnetiese golfteorie en Planck se kwantumteorie is dat die elektromagnetiese golfteorie verduidelik nie die swartliggaamstralingsverskynsels en foto-elektriese effek nie, terwyl die Planck se kwantumteorie wel die swartliggaamstralingsverskynsels en die foto-elektriese effek verduidelik. Boonop is 'n ander verskil tussen elektromagnetiese golfteorie en Planck se kwantumteorie dat volgens die elektromagnetiese golfteorie die straling kontinu is, maar volgens die Planck se kwantumteorie is die straling diskontinu.
Die onderstaande infografika bied die verskil tussen elektromagnetiese golfteorie en Planck se kwantumteorie in tabelvorm aan.
Opsomming – Elektromagnetiese golfteorie vs Planck se kwantumteorie
Die twee teorieë Elektromagnetiese Golfteorie en Planck se kwantumteorie verduidelik die gedrag van straling wat deur 'n stof uitgestraal word. Die belangrikste verskil tussen elektromagnetiese golfteorie en Planck se kwantumteorie is egter dat die elektromagnetiese golfteorie nie die swartliggaam-stralingsverskynsels en foto-elektriese effek verduidelik nie, terwyl die Planck se kwantumteorie wel die swartliggaam-stralingsverskynsels en die foto-elektriese effek verduidelik.
