ההבדל העיקרי בין תורת הגלים האלקטרומגנטיים לתורת הקוונטים של פלאנק הוא שתורת הגלים האלקטרומגנטיים אינה מסבירה את תופעות קרינת הגוף השחור והאפקט הפוטואלקטרי ואילו תורת הקוונטים של פלאנק מסבירה את תופעות קרינת הגוף השחור והאפקט הפוטואלקטרי.
אם אנו מחממים חומר (שיש לו נקודת התכה גבוהה), תחילה הוא הופך לצבע אדום, ואז הופך לצבע צהוב, אשר לאחר מכן מתחיל לזהור באור לבן וכחול. ברגע שהחומר מחומם כך, אנו קוראים לו "גוף שחור" והקרינה המתקבלת (שהחומר פולט) היא "קרינת גוף שחור".עם זאת, איננו יכולים להסביר כיצד זה קורה באמצעות תורת הגלים האלקטרומגנטיים, אך תורת הקוונטים של פלאנק מסבירה זאת היטב.
מהי תורת הגלים האלקטרומגנטיים?
תורת הגלים האלקטרומגנטיים היא תיאוריה בכימיה שפותחה על ידי ג'יימס קלארק מקסוול בשנת 1864. לפי תיאוריה זו, ישנן מספר נקודות לגבי קרינה הנפלטת מחומר.
נקודות אלה הן כדלקמן:
- אנרגיה פולטת מכל מקור ברציפות בצורה של אנרגיה קורנת.
- לקרינה שני שדות מתנודדים בניצב זה לזה; שדה חשמלי ושדה מגנטי. שני השדות הללו מאונכים לנתיב הקרינה.
- לקרינה יש מאפייני גל והיא נעה במהירות האור. אנחנו קוראים לזה קרינה אלקטרומגנטית.
- הקרינה האלקטרומגנטית הזו אינה דורשת חומר להתפשטות.
ל"גל" המתואר בתיאוריה זו יש כמה מאפיינים.אורך הגל של הגל הוא המרחק בין שני פסגות או שקעים עוקבים של הגל. מספר גלים שעוברים דרך נקודה בשנייה אחת הם תדירות הגל. המרחק הליניארי שהגל עובר בשנייה אחת הוא המהירות. מספר גלים הוא מספר הגלים הקיימים באורך של סנטימטר אחד.
איור 01: אורך גל אלקטרומגנטי
באמצעות תיאוריה זו, נוכל לפתח את הספקטרום האלקטרומגנטי. עם זאת, יש כמה מגבלות לתיאוריה זו. מגבלות אלו הן כדלקמן:
- זה לא יכול להסביר את קרינת הגוף השחור.
- וזה לא מסביר את האפקט הפוטואלקטרי.
- זה לא יכול להסביר כיצד קיבולת החום משתנה בטמפרטורה של מוצקים.
- יתר על כן, זה לא יכול להסביר את ספקטרום הקווים של האטומים.
מהי תורת הקוונטים של פלאנק?
תורת הקוונטים של פלאנק היא תיאוריה בכימיה שפותחה על ידי מקס פלאנק בשנת 1900. תיאוריה זו היא כמו שינוי לתורת הגלים האלקטרומגנטיים מכיוון שאנו יכולים להסביר את הדברים שתורת הגלים האלקטרומגנטיים לא יכלה להסביר. הנקודות החשובות בתיאוריה זו הן כדלקמן:
- אנרגיה קורנת פולטת או סופגת באופן לא רציף כחבילות אנרגיה, שאנו מכנים קוואנטה.
- האנרגיה של כל קוואנט שווה למכפלת הקבוע של פלאנק ותדירות הקרינה.
- תמיד כמות האנרגיה הכוללת שחומר פולט או סופג היא מספר שלם של קוונטים.
יתר על כן, תיאוריה זו הסבירה את התופעות של קרינת גוף שחור ואת האפקט הפוטואלקטרי שתיאוריית הגלים האלקטרומגנטיים לא הצליחה להסביר.לפי תיאוריה זו, כאשר אנו מחממים חומר, האטומים של אותו חומר סופגים אנרגיה מחום ומתחילים תנודות כדי לפלוט קרינה; כאשר אנו מחממים עוד יותר את החומר, הוא פולט עוד ועוד קרינה. ואז החומר פולט קרינה עם התדר הנמוך ביותר של טווח גלוי שנותן צבע אדום, והבא הוא צבע צהוב וכן הלאה.
איור 02: ספקטרום גוף שחור
כאשר בוחנים את ההסבר לאפקט הפוטואלקטרי, תחילה הבה נבין מהו אפקט פוטואלקטרי. כאשר הקרינה פוגעת במשטח של מתכת, היא גורמת לפליטת אלקטרונים על פני המתכת. זה מה שאנו מכנים אפקט פוטו-אלקטרי.
איור 03: אפקט פוטו-אלקטרי
לפי תורת הקוונטים של פלאנק, כאשר אור פוגע במשטח, הקוואנטה של קרינת האור נותנת את כל האנרגיה שלה לאלקטרונים שעל פני השטח. מכאן שהאלקטרונים מתנתקים מהמשטח ונפלטים מהמשטח, אם לקרינה הנכנסת יש אנרגיה השווה לכוח המשיכה בין גרעין האטום והאלקטרון.
מה ההבדל בין תורת הגלים האלקטרומגנטיים לתורת הקוונטים של פלאנק?
תורת הגלים האלקטרומגנטיים היא תיאוריה בכימיה שפותחה על ידי ג'יימס קלארק מקסוול בשנת 1864 ואילו תורת הקוונטים של פלאנק היא תיאוריה בכימיה שפותחה על ידי מקס פלאנק בשנת 1900. ההבדל העיקרי בין תורת הגלים האלקטרומגנטיים לתורת הקוונטים של פלאנק הוא ש תורת הגלים האלקטרומגנטיים אינה מסבירה את תופעות קרינת הגוף השחור ואת ההשפעה הפוטואלקטרית ואילו תורת הקוונטים של פלאנק מסבירה את תופעות קרינת הגוף השחור ואת ההשפעה הפוטואלקטרית.יתרה מכך, הבדל נוסף בין תורת הגלים האלקטרומגנטיים לתורת הקוונטים של פלאנק הוא שלפי תורת הגלים האלקטרומגנטיים, הקרינה היא רציפה אך, לפי תורת הקוונטים של פלאנק, הקרינה היא בלתי רציפה.
האינפוגרפיקה שלהלן מציגה את ההבדל בין תורת הגלים האלקטרומגנטיים לתורת הקוונטים של פלאנק בצורת טבלה.
סיכום - תורת הגלים האלקטרומגנטיים לעומת תורת הקוונטים של פלאנק
שתי התיאוריות תורת הגלים האלקטרומגנטיים ותורת הקוונטים של פלאנק מסבירות את התנהגות הקרינה הנפלטת מחומר. עם זאת, ההבדל העיקרי בין תורת הגלים האלקטרומגנטיים לתורת הקוונטים של פלאנק הוא שתורת הגלים האלקטרומגנטיים אינה מסבירה את תופעות קרינת הגוף השחור והאפקט הפוטואלקטרי ואילו תורת הקוונטים של פלאנק מסבירה את תופעות קרינת הגוף השחור והאפקט הפוטואלקטרי.
