Nyckelskillnaden mellan elektromagnetisk vågteori och Plancks kvantteori är att den elektromagnetiska vågteorin inte förklarar strålningsfenomenen för den svarta kroppen och den fotoelektriska effekten, medan Plancks kvantteori förklarar strålningsfenomenet för den svarta kroppen och den fotoelektriska effekten.
Om vi värmer ett ämne (som har en hög smältpunkt) blir det först rödfärgat, sedan omvandlas det till en gul färg, som sedan börjar lysa med vitt och blått ljus. När ämnet väl har värmts upp så här kallar vi det en "svart kropp" och den resulterande strålningen (som ämnet avger) är "svart kroppsstrålning". Vi kan dock inte förklara hur detta händer med elektromagnetisk vågteori, men Plancks kvantteori förklarar det väl.
Vad är elektromagnetisk vågteori?
Electromagnetic Wave Theory är en teori inom kemi som utvecklades av James Clark Maxwell 1864. Enligt denna teori finns det flera punkter om strålning som sänds ut från ett ämne.
Dessa poäng är följande:
- Energi avger kontinuerligt från vilken källa som helst i form av strålningsenergi.
- Strålning har två fält som oscillerar vinkelrätt mot varandra; elektriskt fält och magnetfält. Båda dessa fält är vinkelräta mot strålningsvägen.
- Strålning har vågegenskaper och färdas med ljusets hastighet. Vi kallar det elektromagnetisk strålning.
- Denna elektromagnetiska strålning kräver ingen materia för utbredning.
Vågen som beskrivs i denna teori har flera egenskaper. Vågens våglängd är avståndet mellan två på varandra följande toppar eller dalar av vågen. Ett antal vågor som passerar genom en punkt per sekund är vågens frekvens. Det linjära avståndet som vågen färdas per sekund är hastigheten. Vågnummer är antalet vågor i en centimeters längd.
Figur 01: Elektromagnetisk våglängd
Med den här teorin kan vi utveckla det elektromagnetiska spektrumet. Det finns dock vissa begränsningar för denna teori. Dessa begränsningar är följande:
- Det kan inte förklara den svarta kroppsstrålningen.
- Och det förklarar inte den fotoelektriska effekten.
- Det kan inte förklara hur värmekapaciteten varierar temperaturen på fasta ämnen.
- Dessutom kan den inte förklara linjespektra för atomer.
Vad är Plancks kvantteori?
Plancks kvantteori är en teori i kemi som utvecklades av Max Planck 1900. Denna teori är som en modifiering av teorin om elektromagnetiska vågor eftersom vi kan förklara saker som teorin om elektromagnetiska vågor inte kunde förklara. De viktiga punkterna i denna teori är följande:
- Strålningsenergi sänder ut eller absorberas diskontinuerligt som energipaket, som vi kallar kvanta.
- Energien i varje kvant är lika med produkten av Plancks konstant och strålningsfrekvensen.
- Alltid är den totala mängden energi som ett ämne avger eller absorberar ett helt antal kvanta.
Dessutom förklarade den här teorin fenomenet med svartkroppsstrålning och den fotoelektriska effekten som teorin om elektromagnetiska vågor misslyckades med att förklara. Enligt denna teori, när vi värmer ett ämne, absorberar atomerna i det ämnet energi från värme och börjar svängningar för att avge strålning; när vi värmer upp ämnet ytterligare avger det mer och mer strålning. Sedan avger ämnet strålning med den lägsta frekvensen av synligt område som ger röd färg, och nästa är gul färg och så vidare.
Figur 02: Black Body Spectrum
När vi överväger förklaringen till den fotoelektriska effekten, låt oss först förstå vad en fotoelektrisk effekt är. När strålningen träffar ytan på en metall orsakar den emission av elektroner i metallens yta. Detta är vad vi kallar fotoelektrisk effekt.
Figur 03: Fotoelektrisk effekt
Enligt Plancks kvantteori, när ljus träffar en yta, ger ljusstrålningens kvanta all sin energi till elektronerna i ytan. Därför lossnar elektronerna från ytan och kastas ut från ytan, om den infallande strålningen har energin lika med attraktionskraften mellan atomkärnan och elektronen.
Vad är skillnaden mellan elektromagnetisk vågteori och Plancks kvantteori?
Electromagnetic Wave Theory är en teori i kemi utvecklad av James Clark Maxwell 1864, medan Plancks kvantteori är en teori i kemi som utvecklades av Max Planck 1900. Den viktigaste skillnaden mellan elektromagnetisk vågteori och Plancks kvantteori är att elektromagnetisk vågteori förklarar inte strålningsfenomenen för den svarta kroppen och den fotoelektriska effekten, medan Plancks kvantteori förklarar strålningsfenomenet för den svarta kroppen och den fotoelektriska effekten. En annan skillnad mellan elektromagnetisk vågteori och Plancks kvantteori är dessutom att enligt den elektromagnetiska vågteorin är strålningen kontinuerlig men enligt Plancks kvantteori är strålningen diskontinuerlig.
Infografiken nedan visar skillnaden mellan elektromagnetisk vågteori och Plancks kvantteori i tabellform.
Sammanfattning – Electromagnetic Wave Theory vs Plancks Quantum Theory
De två teorierna Electromagnetic Wave Theory och Plancks kvantteori förklarar beteendet hos strålning som sänds ut från ett ämne. Den viktigaste skillnaden mellan elektromagnetisk vågteori och Plancks kvantteori är dock att den elektromagnetiska vågteorin inte förklarar strålningsfenomenen för den svarta kroppen och den fotoelektriska effekten medan Plancks kvantteori förklarar strålningsfenomenet för den svarta kroppen och den fotoelektriska effekten.
