Differenza tra teoria delle onde elettromagnetiche e teoria quantistica di Planck

Il differenza fondamentale tra la teoria delle onde elettromagnetiche e la teoria quantistica di Planck è che il La teoria delle onde elettromagnetiche non spiega i fenomeni di radiazione del corpo nero e l'effetto fotoelettrico, mentre la teoria quantistica di Planck spiega i fenomeni di radiazione del corpo nero e l'effetto fotoelettrico.

Se riscaldiamo una sostanza (che ha un alto punto di fusione), prima diventa rossa, poi si trasforma in un colore giallo, che poi inizia a brillare con luce bianca e blu. Una volta che la sostanza viene riscaldata in questo modo, la chiamiamo "corpo nero" e la radiazione risultante (che la sostanza emette) è "radiazione del corpo nero". Tuttavia, non possiamo spiegare come ciò avvenga utilizzando la teoria delle onde elettromagnetiche, ma la teoria quantistica di Planck lo spiega bene.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è la teoria delle onde elettromagnetiche
3. Qual è la teoria quantistica di Planck
4. Confronto affiancato - Teoria delle onde elettromagnetiche vs Teoria quantistica di Planck in forma tabulare
5. Sommario

Cos'è la teoria delle onde elettromagnetiche?

La teoria delle onde elettromagnetiche è una teoria chimica sviluppata da James Clark Maxwell nel 1864. Secondo questa teoria, ci sono diversi punti sulle radiazioni emesse da una sostanza.

Questi punti sono i seguenti:

• L'energia emette continuamente da qualsiasi fonte sotto forma di energia radiante.
• La radiazione ha due campi che oscillano perpendicolarmente tra loro; campo elettrico e campo magnetico. Entrambi questi campi sono perpendicolari al percorso della radiazione.
• La radiazione ha caratteristiche d'onda e viaggia nella velocità della luce. La chiamiamo radiazione elettromagnetica.
• Queste radiazioni elettromagnetiche non richiedono materia per la propagazione.

L'onda descritta in questa teoria ha diverse caratteristiche. La lunghezza d'onda dell'onda è la distanza tra due creste o avvallamenti consecutivi dell'onda. Un numero di onde che passano attraverso un punto per un secondo sono la frequenza dell'onda. La distanza lineare percorsa dall'onda per un secondo è la velocità. Wavenumber è il numero di onde presenti nella lunghezza di un centimetro.

Figura 01: lunghezza dell'onda elettromagnetica

Usando questa teoria, possiamo sviluppare lo spettro elettromagnetico. Tuttavia, ci sono alcune limitazioni a questa teoria. Queste limitazioni sono le seguenti:

1. Non può spiegare la radiazione del corpo nero.
2. E non spiega l'effetto fotoelettrico.
3. Non può spiegare come la capacità termica varia la temperatura dei solidi.
4. Inoltre, non può spiegare gli spettri di linea degli atomi.

Qual è la teoria quantistica di Planck?

La teoria quantistica di Planck è una teoria in chimica sviluppata da Max Planck nel 1900. Questa teoria è come una modifica per la teoria delle onde elettromagnetiche perché possiamo spiegare le cose che la teoria delle onde elettromagnetiche non potrebbe spiegare. I punti importanti in questa teoria sono i seguenti:

• L'energia radiante emette o assorbe in modo discontinuo come pacchetti di energia, che chiamiamo quanti.
• L'energia di ciascun quantum è uguale al prodotto della costante di Planck e alla frequenza della radiazione.
• La quantità totale di energia che una sostanza emette o assorbe è sempre un numero intero di quanti.

Inoltre, questa teoria spiegava i fenomeni della radiazione di corpo nero e l'effetto fotoelettrico che la teoria delle onde elettromagnetiche non riuscì a spiegare. Secondo questa teoria, quando riscaldiamo una sostanza, gli atomi di quella sostanza assorbono energia dal calore e iniziano le oscillazioni per emettere radiazioni; quando riscaldiamo ulteriormente la sostanza, emette sempre più radiazioni. Quindi la sostanza emette radiazioni con la frequenza più bassa di intervallo visibile che dà colore rosso, e il prossimo è di colore giallo e così via.

Figura 02: Spettro corpo nero

Quando si considera la spiegazione dell'effetto fotoelettrico, per prima cosa capiamo che cos'è un effetto fotoelettrico. Quando la radiazione colpisce la superficie di un metallo, provoca l'emissione di elettroni nella superficie del metallo. Questo è ciò che chiamiamo effetto fotoelettrico.

Figura 03: Effetto fotoelettrico

Secondo la teoria quantistica di Planck, quando la luce colpisce una superficie, i quanti della radiazione luminosa danno tutta la sua energia agli elettroni nella superficie. Quindi, gli elettroni si staccano dalla superficie e vengono espulsi dalla superficie, se la radiazione incidente ha l'energia uguale alla forza di attrazione tra il nucleo atomico e l'elettrone.

Qual è la differenza tra la teoria delle onde elettromagnetiche e la teoria quantistica di Planck?

La teoria delle onde elettromagnetiche è una teoria chimica sviluppata da James Clark Maxwell nel 1864 mentre la teoria quantistica di Planck è una teoria chimica sviluppata da Max Planck nel 1900. La differenza chiave tra la teoria dell'onda elettromagnetica e la teoria quantistica di Planck è che la teoria dell'onda elettromagnetica non spiegare i fenomeni di radiazione del corpo nero e l'effetto fotoelettrico, mentre la teoria quantistica di Planck spiega i fenomeni di radiazione del corpo nero e l'effetto fotoelettrico. Inoltre, un'altra differenza tra la teoria delle onde elettromagnetiche e la teoria quantistica di Planck è che secondo la teoria delle onde elettromagnetiche, la radiazione è continua ma, secondo la teoria quantistica di Planck, la radiazione è discontinua.

L'infografica sottostante presenta la differenza tra la teoria dell'onda elettromagnetica e la teoria quantistica di Planck in forma tabellare.

Riassunto - Teoria delle onde elettromagnetiche vs Teoria quantistica di Planck

Le due teorie Teoria delle onde elettromagnetiche e Teoria quantistica di Planck spiegano il comportamento delle radiazioni emesse da una sostanza. Tuttavia, la differenza chiave tra la teoria delle onde elettromagnetiche e la teoria quantistica di Planck è che la teoria delle onde elettromagnetiche non spiega i fenomeni di radiazione del corpo nero e l'effetto fotoelettrico mentre la teoria quantistica di Planck spiega i fenomeni di radiazione del corpo nero e l'effetto fotoelettrico.

Riferimento:

1. Libretexts. "4.2: Teoria quantistica di Planck." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21 luglio 2016. Disponibile qui 

Cortesia dell'immagine:

1. "1526374" di helder100 (CC0) via pixabay
2. "Blackbody Spectrum" di Almazi - Opera propria, (CC BY-SA 4.0) attraverso Commons Wikimedia
3. "Effetto fotoelettrico" di Wolfmankurd - it: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) attraverso Commons Wikimedia