الفرق الرئيسي بين نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ونظرية بلانك الكمومية هو أن نظرية الموجات الكهرومغناطيسية لا تفسر ظواهر إشعاع الجسم الأسود والتأثير الكهروضوئي بينما تشرح نظرية بلانك الكمومية ظواهر إشعاع الجسم الأسود والتأثير الكهروضوئي.
إذا قمنا بتسخين مادة (ذات نقطة انصهار عالية) ، فإنها تتحول أولاً إلى اللون الأحمر ، ثم تتحول إلى اللون الأصفر ، ثم يبدأ في التوهج بالضوء الأبيض والأزرق. بمجرد تسخين المادة بهذه الطريقة ، نسميها "الجسم الأسود" والإشعاع الناتج (الذي تنبعث منه المادة) هو "إشعاع الجسم الأسود".ومع ذلك ، لا يمكننا شرح كيفية حدوث ذلك باستخدام نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ولكن نظرية بلانك الكمومية توضح ذلك جيدًا.
ما هي نظرية الموجات الكهرومغناطيسية؟
نظرية الموجات الكهرومغناطيسية هي نظرية في الكيمياء تم تطويرها بواسطة جيمس كلارك ماكسويل في عام 1864. وفقًا لهذه النظرية ، هناك عدة نقاط حول الإشعاع المنبعث من مادة ما.
هذه النقاط هي كما يلي:
- تنبعث الطاقة من أي مصدر بشكل مستمر في شكل طاقة مشعة.
- للإشعاع مجالان يتأرجحان عموديًا على بعضهما البعض ؛ المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي. كلا الحقلين متعامدين على مسار الإشعاع.
- للإشعاع خصائص موجية ويسافر بسرعة الضوء. نسميها الإشعاع الكهرومغناطيسي
- هذا الإشعاع الكهرومغناطيسي لا يتطلب مادة للانتشار.
"الموجة" الموصوفة في هذه النظرية لها عدة خصائص.الطول الموجي للموجة هو المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاع الموجة. عدد الموجات التي تمر عبر نقطة في الثانية هي تردد الموجة. المسافة الخطية التي تقطعها الموجة في الثانية هي السرعة. Wavenumber هو عدد الموجات الموجودة بطول سنتيمتر واحد.
الشكل 01: طول الموجة الكهرومغناطيسية
باستخدام هذه النظرية ، يمكننا تطوير الطيف الكهرومغناطيسي. ومع ذلك ، هناك بعض القيود على هذه النظرية. هذه القيود هي كما يلي:
- لا يمكن أن يفسر إشعاع الجسم الأسود.
- ولا يفسر التأثير الكهروضوئي.
- لا يمكن أن تشرح كيف السعة الحرارية تختلف في درجة حرارة المواد الصلبة.
- علاوة على ذلك ، لا يمكن تفسير أطياف خط الذرات.
ما هي نظرية بلانك الكمية؟
نظرية بلانك الكمومية هي نظرية في الكيمياء طورها ماكس بلانك في عام 1900. هذه النظرية تشبه تعديل نظرية الموجات الكهرومغناطيسية لأننا نستطيع شرح الأشياء التي لا تستطيع نظرية الموجات الكهرومغناطيسية تفسيرها. النقاط المهمة في هذه النظرية هي كما يلي:
- تنبعث الطاقة المشعة أو تمتص بشكل متقطع كحزم طاقة ، والتي نسميها كوانتا.
- طاقة كل كم تساوي حاصل ضرب ثابت بلانك وتردد الإشعاع.
- دائمًا إجمالي كمية الطاقة التي تنبعث منها مادة ما أو تمتصها هي عدد كامل من الكميات.
علاوة على ذلك ، أوضحت هذه النظرية ظاهرة إشعاع الجسم الأسود والتأثير الكهروضوئي الذي فشلت نظرية الموجات الكهرومغناطيسية في تفسيره.وفقًا لهذه النظرية ، عندما نقوم بتسخين مادة ما ، فإن ذرات تلك المادة تمتص الطاقة من الحرارة وتبدأ في التذبذب لإصدار الإشعاع ؛ عندما نقوم بتسخين المادة ، فإنها تصدر المزيد والمزيد من الإشعاع. ثم تبعث المادة إشعاعًا بأقل تردد للمدى المرئي يعطي اللون الأحمر ، ثم اللون الأصفر وما إلى ذلك.
الشكل 02: طيف الجسم الأسود
عند التفكير في تفسير التأثير الكهروضوئي ، دعونا أولاً نفهم ماهية التأثير الكهروضوئي. عندما يضرب الإشعاع سطح المعدن ، فإنه يتسبب في انبعاث الإلكترونات على سطح المعدن. هذا ما نسميه التأثير الكهروضوئي.
الشكل 03: التأثير الكهروضوئي
وفقًا لنظرية بلانك الكمومية ، عندما يضرب الضوء على سطح ما ، فإن كوانتا إشعاع الضوء تعطي كل طاقتها للإلكترونات الموجودة على السطح. ومن ثم ، تنفصل الإلكترونات عن السطح وتنطلق من السطح ، إذا كان للإشعاع الساقط طاقة مساوية لقوة الجذب بين النواة الذرية والإلكترون.
ما هو الفرق بين نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ونظرية بلانك الكمومية؟
نظرية الموجات الكهرومغناطيسية هي نظرية في الكيمياء طورها جيمس كلارك ماكسويل في عام 1864 بينما نظرية بلانك الكمومية هي نظرية في الكيمياء طورها ماكس بلانك في عام 1900. والفرق الرئيسي بين نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ونظرية بلانك الكمومية هو أن لا تفسر نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ظاهرة إشعاع الجسم الأسود والتأثير الكهروضوئي بينما تشرح نظرية بلانك الكمومية ظاهرة إشعاع الجسم الأسود والتأثير الكهروضوئي.علاوة على ذلك ، هناك اختلاف آخر بين نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ونظرية بلانك الكمومية وهو أنه وفقًا لنظرية الموجات الكهرومغناطيسية ، يكون الإشعاع مستمرًا ، ولكن وفقًا لنظرية بلانك الكمومية ، يكون الإشعاع متقطعًا.
يوضح الرسم البياني أدناه الفرق بين نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ونظرية بلانك الكمومية في شكل جدول.
ملخص - نظرية الموجات الكهرومغناطيسية مقابل نظرية بلانك الكمومية
تشرح النظريتان نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ونظرية بلانك الكمومية سلوك الإشعاع المنبعث من مادة ما. ومع ذلك ، فإن الاختلاف الرئيسي بين نظرية الموجات الكهرومغناطيسية ونظرية بلانك الكمومية هو أن نظرية الموجات الكهرومغناطيسية لا تفسر ظواهر إشعاع الجسم الأسود والتأثير الكهروضوئي بينما تشرح نظرية بلانك الكمومية ظواهر إشعاع الجسم الأسود والتأثير الكهروضوئي.
