Nøgleforskellen mellem elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori er, at den elektromagnetiske bølgeteori ikke forklarer de sorte legemes strålingsfænomener og den fotoelektriske effekt, hvorimod Plancks kvanteteori forklarer de sorte legemes strålingsfænomener og den fotoelektriske effekt.
Hvis vi opvarmer et stof (som har et højt smeltepunkt), bliver det først rødt, for derefter at omdannes til en gul farve, som derefter begynder at lyse med hvidt og blåt lys. Når stoffet er opvarmet på denne måde, kalder vi det en "sort krop", og den resulterende stråling (som stoffet udsender) er "sort kropsstråling". Vi kan dog ikke forklare, hvordan dette sker ved hjælp af elektromagnetisk bølgeteori, men Plancks kvanteteori forklarer det godt.
Hvad er elektromagnetisk bølgeteori?
Electromagnetic Wave Theory er en teori i kemi, der blev udviklet af James Clark Maxwell i 1864. Ifølge denne teori er der flere punkter om stråling, der udsendes fra et stof.
Disse punkter er som følger:
- Energi udsender kontinuerligt fra enhver kilde i form af stråleenergi.
- Stråling har to felter, der svinger vinkelret på hinanden; elektrisk felt og magnetfelt. Begge disse felter er vinkelrette på strålingsbanen.
- Stråling har bølgekarakteristika og bevæger sig med lysets hastighed. Vi kalder det elektromagnetisk stråling.
- Denne elektromagnetiske stråling kræver ikke stof til udbredelse.
Den "bølge", der er beskrevet i denne teori, har flere karakteristika. Bølgelængden af bølgen er afstanden mellem to på hinanden følgende bølgetoppe eller dale. Et antal bølger, der passerer gennem et punkt pr. sekund, er frekvensen af bølgen. Den lineære afstand, som bølgen tilbagelægger pr. sekund, er hastigheden. Bølgenummer er antallet af bølger i en centimeters længde.
Figur 01: Elektromagnetisk bølgelængde
Ved at bruge denne teori kan vi udvikle det elektromagnetiske spektrum. Der er dog nogle begrænsninger for denne teori. Disse begrænsninger er som følger:
- Det kan ikke forklare den sorte kropsstråling.
- Og det forklarer ikke den fotoelektriske effekt.
- Det kan ikke forklare, hvordan varmekapaciteten varierer temperaturen på faste stoffer.
- Yderligere kan den ikke forklare atomernes linjespektre.
Hvad er Plancks kvanteteori?
Plancks kvanteteori er en teori i kemi udviklet af Max Planck i 1900. Denne teori er som en modifikation til elektromagnetisk bølgeteori, fordi vi kan forklare de ting, som den elektromagnetiske bølgeteori ikke kunne forklare. De vigtige punkter i denne teori er som følger:
- Strålende energi udsender eller absorberer diskontinuerligt som energipakker, som vi kalder kvanta.
- Energien af hvert kvante er lig med produktet af Plancks konstant og strålingsfrekvensen.
- Altid er den samlede mængde energi, som et stof udsender eller absorberer, et helt antal kvanter.
Denne teori forklarede desuden fænomenerne sortlegemestråling og den fotoelektriske effekt, som den elektromagnetiske bølgeteori ikke formåede at forklare. Ifølge denne teori, når vi opvarmer et stof, absorberer atomerne af dette stof energi fra varme og starter oscillationer for at udsende stråling; når vi opvarmer stoffet yderligere, udsender det mere og mere stråling. Så udsender stoffet stråling med den laveste frekvens af synligt område, hvilket giver rød farve, og den næste er gul farve og så videre.
Figur 02: Black Body Spectrum
Når vi overvejer forklaringen på den fotoelektriske effekt, så lad os først forstå, hvad en fotoelektrisk effekt er. Når strålingen rammer overfladen af et metal, forårsager det emission af elektroner i metallets overflade. Det er det, vi kalder fotoelektrisk effekt.
Figur 03: Fotoelektrisk effekt
Ifølge Plancks kvanteteori, når lys rammer en overflade, giver lysstrålingens kvanta al sin energi til elektronerne i overfladen. Derfor bliver elektronerne løsrevet fra overfladen og udstødt fra overfladen, hvis den indfaldende stråling har energien lig med tiltrækningskraften mellem atomkernen og elektronen.
Hvad er forskellen mellem elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori?
Electromagnetic Wave Theory er en teori i kemi udviklet af James Clark Maxwell i 1864, mens Plancks kvanteteori er en teori i kemi udviklet af Max Planck i 1900. Den vigtigste forskel mellem elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori er, at elektromagnetisk bølgeteori forklarer ikke sortlegemestrålingsfænomenerne og den fotoelektriske effekt, hvorimod Plancks kvanteteori forklarer sortkroppens strålingsfænomener og den fotoelektriske effekt. Desuden er en anden forskel mellem elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori, at ifølge den elektromagnetiske bølgeteori er strålingen kontinuerlig, men ifølge Plancks kvanteteori er strålingen diskontinuerlig.
Nedenstående infografik præsenterer forskellen mellem elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori i tabelform.
Opsummering – Elektromagnetisk bølgeteori vs Plancks kvanteteori
De to teorier Electromagnetic Wave Theory og Plancks kvanteteori forklarer adfærden af stråling udsendt fra et stof. Den vigtigste forskel mellem elektromagnetisk bølgeteori og Plancks kvanteteori er imidlertid, at den elektromagnetiske bølgeteori ikke forklarer sortlegemestrålingsfænomenerne og den fotoelektriske effekt, hvorimod Plancks kvanteteori forklarer de sorte kropsstrålingsfænomener og den fotoelektriske effekt.
