Sự khác biệt giữa lý thuyết sóng điện từ và lý thuyết lượng tử của Planck

Các sự khác biệt chính giữa Lý thuyết sóng điện từ và Lý thuyết lượng tử của Planck là Lý thuyết sóng điện từ không giải thích được hiện tượng bức xạ vật đen và hiệu ứng quang điện trong khi Thuyết lượng tử của Planck giải thích hiện tượng bức xạ vật đen và hiệu ứng quang điện.

Nếu chúng ta làm nóng một chất (có điểm nóng chảy cao), đầu tiên nó chuyển sang màu đỏ, sau đó chuyển thành màu vàng, sau đó bắt đầu phát sáng với ánh sáng trắng và xanh. Một khi chất này được nung nóng như thế này, chúng ta gọi nó là một vật thể màu đen, và bức xạ kết quả (mà chất này phát ra) là bức xạ cơ thể màu đen. Tuy nhiên, chúng ta không thể giải thích điều này xảy ra bằng cách sử dụng lý thuyết sóng điện từ nhưng lý thuyết lượng tử của Planck giải thích nó tốt.

NỘI DUNG

1. Tổng quan và sự khác biệt chính
2. Lý thuyết sóng điện từ là gì
3. Lý thuyết lượng tử của Planck là gì
4. So sánh cạnh nhau - Lý thuyết sóng điện từ so với Lý thuyết lượng tử của Planck ở dạng bảng
5. Tóm tắt

Lý thuyết sóng điện từ là gì?

Lý thuyết sóng điện từ là một lý thuyết trong hóa học được phát triển bởi James Clark Maxwell vào năm 1864. Theo lý thuyết này, có một số điểm về bức xạ phát ra từ một chất.

Những điểm này như sau:

• Năng lượng phát ra từ bất kỳ nguồn nào liên tục dưới dạng năng lượng bức xạ.
• Bức xạ có hai trường dao động vuông góc với nhau; điện trường và từ trường. Cả hai trường này đều vuông góc với đường đi của bức xạ.
• Bức xạ có đặc tính sóng và truyền theo vận tốc ánh sáng. Chúng tôi gọi nó là bức xạ điện từ.
• Những bức xạ điện từ này không đòi hỏi vật chất để lan truyền.

Làn sóng sóng cao được mô tả trong lý thuyết này có một số đặc điểm. Bước sóng của sóng là khoảng cách giữa hai đỉnh hoặc đáy của sóng. Một số sóng truyền qua một điểm trong một giây là tần số của sóng. Khoảng cách tuyến tính mà sóng truyền đi trong một giây là vận tốc. Wavenumber là số lượng sóng có chiều dài một cm.

Hình 01: Chiều dài sóng điện từ

Sử dụng lý thuyết này, chúng ta có thể phát triển phổ điện từ. Tuy nhiên, có một số hạn chế đối với lý thuyết này. Những hạn chế này như sau:

1. Nó không thể giải thích bức xạ cơ thể màu đen.
2. Và, nó không giải thích hiệu ứng quang điện.
3. Nó không thể giải thích làm thế nào nhiệt dung thay đổi nhiệt độ của chất rắn.
4. Hơn nữa, nó không thể giải thích quang phổ vạch của các nguyên tử.

Lý thuyết lượng tử của Planck là gì?

Lý thuyết lượng tử của Planck là một lý thuyết về hóa học được phát triển bởi Max Planck vào năm 1900. Lý thuyết này giống như một sự sửa đổi cho lý thuyết sóng điện từ bởi vì chúng ta có thể giải thích những điều mà lý thuyết sóng điện từ không thể giải thích. Những điểm quan trọng trong lý thuyết này như sau:

• Năng lượng bức xạ phát ra hoặc hấp thụ không liên tục như các gói năng lượng, mà chúng ta gọi là lượng tử.
• Năng lượng của mỗi lượng tử bằng tích của hằng số Planck và tần số bức xạ.
• Luôn luôn tổng lượng năng lượng mà một chất phát ra hoặc hấp thụ là toàn bộ số lượng tử.

Hơn nữa, lý thuyết này đã giải thích các hiện tượng của bức xạ đen và hiệu ứng quang điện mà lý thuyết sóng điện từ không thể giải thích. Theo lý thuyết này, khi chúng ta đốt nóng một chất, các nguyên tử của chất đó hấp thụ năng lượng từ nhiệt và bắt đầu dao động để phát ra bức xạ; khi chúng ta tiếp tục làm nóng chất này, nó sẽ phát ra nhiều bức xạ hơn. Sau đó, chất phát ra bức xạ có tần số thấp nhất của dải nhìn thấy, cho màu đỏ và tiếp theo là màu vàng, v.v..

Hình 02: Phổ màu đen

Khi xem xét lời giải thích cho hiệu ứng quang điện, trước tiên chúng ta hãy hiểu hiệu ứng quang điện là gì. Khi bức xạ chiếu vào bề mặt kim loại, nó gây ra sự phát xạ của các điện tử trên bề mặt kim loại. Đây là những gì chúng ta gọi là hiệu ứng quang điện.

Hình 03: Hiệu ứng quang điện

Theo thuyết lượng tử của Planck, khi ánh sáng chiếu vào một bề mặt, lượng tử của bức xạ ánh sáng cung cấp tất cả năng lượng của nó cho các electron trên bề mặt. Do đó, các electron bị tách ra khỏi bề mặt và bị đẩy ra khỏi bề mặt, nếu bức xạ tới có năng lượng bằng với lực hút giữa hạt nhân nguyên tử và electron.

Sự khác biệt giữa lý thuyết sóng điện từ và lý thuyết lượng tử của Planck là gì?

Lý thuyết sóng điện từ là một lý thuyết về hóa học được phát triển bởi James Clark Maxwell vào năm 1864 trong khi Lý thuyết lượng tử của Planck là một lý thuyết về hóa học được phát triển bởi Max Planck vào năm 1900. Sự khác biệt chính giữa lý thuyết sóng điện từ và lý thuyết lượng tử của Planck là lý thuyết sóng điện từ không giải thích các hiện tượng bức xạ vật đen và hiệu ứng quang điện trong khi lý thuyết lượng tử của Planck giải thích hiện tượng bức xạ vật đen và hiệu ứng quang điện. Hơn nữa, một điểm khác biệt giữa lý thuyết sóng điện từ và lý thuyết lượng tử của Planck là theo lý thuyết sóng điện từ, bức xạ là liên tục nhưng, theo Thuyết lượng tử của Planck, bức xạ không liên tục.

Infographic dưới đây trình bày sự khác biệt giữa lý thuyết sóng điện từ và lý thuyết lượng tử của Planck ở dạng bảng.

Tóm tắt - Lý thuyết sóng điện từ so với Lý thuyết lượng tử của Planck

Hai lý thuyết Lý thuyết sóng điện từ và Lý thuyết lượng tử của Planck giải thích hành vi của bức xạ phát ra từ một chất. Tuy nhiên, điểm khác biệt chính giữa Lý thuyết sóng điện từ và Lý thuyết lượng tử của Planck là Lý thuyết sóng điện từ không giải thích được hiện tượng bức xạ vật đen và hiệu ứng quang điện trong khi Thuyết lượng tử của Planck giải thích hiện tượng bức xạ vật đen và hiệu ứng quang điện.

Tài liệu tham khảo:

1. Thư viện. Phần cứng 4.2: Lý thuyết lượng tử của Planck. Hóa học LibreTexts, Libretexts, 21 tháng 7 năm 2016. Có sẵn tại đây 

Hình ảnh lịch sự:

1. 1515374 "bởi helder100 (Muff) qua pixabay
2. Quang cảnh Blackbody Phổ bởi Almazi - Công việc riêng, (CC BY-SA 4.0) qua Commons Wikimedia
3. Hiệu ứng quang điện tử của Edward By Wolfmankurd - vi: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia