La diferència clau entre la teoria de les ones electromagnètiques i la teoria quàntica de Planck és que la teoria de les ones electromagnètiques no explica els fenòmens de radiació del cos negre i l'efecte fotoelèctric, mentre que la teoria quàntica de Planck sí que explica els fenòmens de radiació del cos negre i l'efecte fotoelèctric.
Si escalfem una substància (que té un punt de fusió elevat), primer es torna de color vermell, després es converteix en un color groc, que després comença a brillar amb llum blanca i blava. Un cop la substància s'escalfa així, l'anomenem "cos negre" i la radiació resultant (que emet la substància) és "radiació del cos negre". Tanmateix, no podem explicar com passa això amb la teoria de les ones electromagnètiques, però la teoria quàntica de Planck ho explica bé.
Què és la teoria de les ones electromagnètiques?
La teoria de les ones electromagnètiques és una teoria de la química que va ser desenvolupada per James Clark Maxwell el 1864. Segons aquesta teoria, hi ha diversos punts sobre la radiació emesa per una substància.
Aquests punts són els següents:
- L'energia emet des de qualsevol font contínuament en forma d'energia radiant.
- La radiació té dos camps que oscil·len perpendiculars entre si; camp elèctric i camp magnètic. Tots dos camps són perpendiculars al camí de la radiació.
- La radiació té característiques ondulatòries i viatja a la velocitat de la llum. En diem radiació electromagnètica.
- Aquestes radiacions electromagnètiques no requereixen matèria per propagar-se.
L'"ona" descrita en aquesta teoria té diverses característiques. La longitud d'ona de l'ona és la distància entre dues crestes o creus consecutius de l'ona. Un nombre d'ones que passen per un punt per segon són la freqüència de l'ona. La distància lineal que recorre l'ona per segon és la velocitat. El nombre d'ona és el nombre d'ones presents en un centímetre de longitud.
Figura 01: Longitud de l'ona electromagnètica
Utilitzant aquesta teoria, podem desenvolupar l'espectre electromagnètic. Tanmateix, aquesta teoria té algunes limitacions. Aquestes limitacions són les següents:
- No pot explicar la radiació del cos negre.
- I no explica l'efecte fotoelèctric.
- No pot explicar com la capacitat calorífica varia la temperatura dels sòlids.
- A més, no pot explicar l'espectre lineal dels àtoms.
Què és la teoria quàntica de Planck?
La teoria quàntica de Planck és una teoria de la química desenvolupada per Max Planck l'any 1900. Aquesta teoria és com una modificació per a la teoria de les ones electromagnètiques perquè podem explicar les coses que la teoria de les ones electromagnètiques no podria explicar. Els punts importants d'aquesta teoria són els següents:
- L'energia radiant emet o absorbeix de manera discontínua com a paquets d'energia, que anomenem quanta.
- L'energia de cada quàntic és igual al producte de la constant de Planck per la freqüència de la radiació.
- Sempre la quantitat total d'energia que emet o absorbeix una substància és un nombre sencer de quants.
A més, aquesta teoria va explicar els fenòmens de la radiació del cos negre i l'efecte fotoelèctric que la teoria de les ones electromagnètiques no va poder explicar. Segons aquesta teoria, quan escalfem una substància, els àtoms d'aquesta substància absorbeixen energia de la calor i inicien oscil·lacions per emetre radiació; quan escalfem més la substància, aquesta emet més i més radiació. Aleshores, la substància emet radiació amb la freqüència més baixa del rang visible que dóna color vermell, i el següent és el color groc, etc.
Figura 02: Espectre del cos negre
Quan considerem l'explicació de l'efecte fotoelèctric, primer entenem què és un efecte fotoelèctric. Quan la radiació colpeja la superfície d'un metall, provoca l'emissió d'electrons a la superfície del metall. Això és el que anomenem efecte fotoelèctric.
Figura 03: Efecte fotoelèctric
Segons la teoria quàntica de Planck, quan la llum incideix sobre una superfície, els quants de la radiació lluminosa dóna tota la seva energia als electrons de la superfície. Per tant, els electrons es desprenen de la superfície i s'expulsen de la superfície, si la radiació incident té l'energia igual a la força d'atracció entre el nucli atòmic i l'electró.
Quina diferència hi ha entre la teoria de les ones electromagnètiques i la teoria quàntica de Planck?
La teoria de les ones electromagnètiques és una teoria de la química desenvolupada per James Clark Maxwell el 1864, mentre que la teoria quàntica de Planck és una teoria de la química desenvolupada per Max Planck el 1900. La diferència clau entre la teoria de les ones electromagnètiques i la teoria quàntica de Planck és que la La teoria de les ones electromagnètiques no explica els fenòmens de radiació del cos negre i l'efecte fotoelèctric, mentre que la teoria quàntica de Planck sí que explica els fenòmens de radiació del cos negre i l'efecte fotoelèctric. A més, una altra diferència entre la teoria de les ones electromagnètiques i la teoria quàntica de Planck és que, segons la teoria de les ones electromagnètiques, la radiació és contínua però, segons la teoria quàntica de Planck, la radiació és discontínua.
La infografia següent presenta la diferència entre la teoria de les ones electromagnètiques i la teoria quàntica de Planck en forma de taula.
Resum - Teoria de les ones electromagnètiques i la teoria quàntica de Planck
Les dues teories, la teoria de les ones electromagnètiques i la teoria quàntica de Planck expliquen el comportament de la radiació emesa per una substància. Tanmateix, la diferència clau entre la teoria de les ones electromagnètiques i la teoria quàntica de Planck és que la teoria de les ones electromagnètiques no explica els fenòmens de radiació del cos negre i l'efecte fotoelèctric, mentre que la teoria quàntica de Planck sí que explica els fenòmens de radiació del cos negre i l'efecte fotoelèctric.
