La differenza fondamentale 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.
Se scaldiamo una sostanza (che ha un alto punto di fusione), prima diventa di colore rosso, poi si converte in un colore giallo, che poi inizia a brillare di 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 usando la teoria delle onde elettromagnetiche, ma la teoria quantistica di Planck lo spiega bene.
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 sulla radiazione emessa 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 l'uno all' altro; campo elettrico e campo magnetico. Entrambi questi campi sono perpendicolari al percorso della radiazione.
- La radiazione ha caratteristiche d'onda e viaggia alla 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 depressioni consecutive dell'onda. Un numero di onde che attraversano un punto in un secondo sono la frequenza dell'onda. La distanza lineare che l'onda percorre in un secondo è la velocità. Wavenumber è il numero di onde presenti in un centimetro di lunghezza.
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:
- Non può spiegare la radiazione del corpo nero.
- E non spiega l'effetto fotoelettrico.
- Non può spiegare come la capacità termica varia la temperatura dei solidi.
- Inoltre, non può spiegare gli spettri lineari degli atomi.
Cos'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 di questa teoria sono i seguenti:
- L'energia radiante emette o assorbe in modo discontinuo come pacchetti di energia, che chiamiamo quanti.
- L'energia di ogni quanto è uguale al prodotto della costante di Planck per la frequenza della radiazione.
- Sempre la quantità totale di energia che una sostanza emette o assorbe è un numero intero di quanti.
Inoltre, questa teoria spiegava i fenomeni della radiazione del corpo nero e l'effetto fotoelettrico che la teoria delle onde elettromagnetiche non riusciva a spiegare. Secondo questa teoria, quando riscaldiamo una sostanza, gli atomi di quella sostanza assorbono energia dal calore e iniziano ad oscillare per emettere radiazione; quando riscaldiamo ulteriormente la sostanza, emette sempre più radiazioni. Quindi la sostanza emette radiazioni con la frequenza più bassa del campo visibile che dà il colore rosso, e il successivo è il colore giallo e così via.
Figura 02: Spettro del corpo nero
Quando consideriamo la spiegazione dell'effetto fotoelettrico, prima cerchiamo di capire cos'è un effetto fotoelettrico. Quando la radiazione colpisce la superficie di un metallo, provoca l'emissione di elettroni sulla 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 in superficie. Quindi, gli elettroni si staccano dalla superficie ed 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 in chimica sviluppata da James Clark Maxwell nel 1864 mentre la teoria quantistica di Planck è una teoria in chimica sviluppata da Max Planck nel 1900. 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. 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 qui sotto presenta la differenza tra la teoria delle onde elettromagnetiche e la teoria quantistica di Planck in forma tabellare.
Riepilogo – Teoria delle onde elettromagnetiche vs teoria quantistica di Planck
Le due teorie Teoria delle onde elettromagnetiche e Teoria quantistica di Planck spiegano il comportamento della radiazione emessa 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.
