Unterschied zwischen der Theorie der elektromagnetischen Wellen und der Quantentheorie von Planck

Das Hauptunterschied zwischen der Elektromagnetischen Wellentheorie und der Planckschen Quantentheorie ist, dass die Die Theorie der elektromagnetischen Wellen erklärt nicht die Strahlungsphänomene des schwarzen Körpers und den photoelektrischen Effekt, wohingegen die Quantentheorie von Planck die Strahlungsphänomene des schwarzen Körpers und den photoelektrischen Effekt erklärt.

Wenn wir eine Substanz erwärmen (die einen hohen Schmelzpunkt hat), wird sie zuerst rot, dann in eine gelbe Farbe, die dann mit weißem und blauem Licht zu leuchten beginnt. Sobald die Substanz so erhitzt ist, nennen wir sie einen "schwarzen Körper" und die resultierende Strahlung (die die Substanz emittiert) ist "schwarze Körperstrahlung". Wie dies mit der Theorie der elektromagnetischen Wellen geschieht, können wir nicht erklären, aber die Planck-Quantentheorie erklärt es gut.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist die Theorie der elektromagnetischen Wellen?
3. Was ist Plancks Quantentheorie?
4. Vergleich nebeneinander - Elektromagnetische Wellentheorie vs. Plancksche Quantentheorie in Tabellenform
5. Zusammenfassung

Was ist die Theorie der elektromagnetischen Wellen??

Elektromagnetische Wellentheorie ist eine Theorie der Chemie, die 1864 von James Clark Maxwell entwickelt wurde. Nach dieser Theorie gibt es mehrere Punkte bezüglich der von einer Substanz emittierten Strahlung.

Diese Punkte lauten wie folgt:

• Energie wird aus jeder Quelle kontinuierlich in Form von Strahlungsenergie abgegeben.
• Strahlung hat zwei Felder, die senkrecht zueinander schwingen; elektrisches Feld und magnetisches Feld. Beide Felder sind senkrecht zum Strahlengang.
• Strahlung hat Wellencharakteristik und wandert in Lichtgeschwindigkeit. Wir nennen es elektromagnetische Strahlung.
• Diese elektromagnetische Strahlung benötigt zur Ausbreitung keine Materie.

Die in dieser Theorie beschriebene "Welle" weist mehrere Eigenschaften auf. Die Wellenlänge der Welle ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Scheiteln oder Tälern der Welle. Eine Anzahl von Wellen, die pro Sekunde einen Punkt durchlaufen, ist die Frequenz der Welle. Die lineare Entfernung, die die Welle pro Sekunde zurücklegt, ist die Geschwindigkeit. Wellenzahl ist die Anzahl der Wellen in einem Zentimeter Länge.

Abbildung 01: Elektromagnetische Wellenlänge

Mit dieser Theorie können wir das elektromagnetische Spektrum entwickeln. Diese Theorie unterliegt jedoch einigen Einschränkungen. Diese Einschränkungen sind wie folgt:

1. Sie kann die Strahlung des schwarzen Körpers nicht erklären.
2. Und es erklärt nicht den photoelektrischen Effekt.
3. Es kann nicht erklärt werden, wie die Wärmekapazität die Temperatur von Festkörpern verändert.
4. Außerdem können die Linienspektren von Atomen nicht erklärt werden.

Was ist Plancks Quantentheorie??

Plancks Quantentheorie ist eine von Max Planck im Jahre 1900 entwickelte Theorie in der Chemie. Diese Theorie ist eine Modifikation für die Theorie der elektromagnetischen Wellen, weil wir die Dinge erklären können, die die Theorie der elektromagnetischen Wellen nicht erklären konnte. Die wichtigen Punkte in dieser Theorie lauten wie folgt:

• Strahlungsenergie emittiert oder absorbiert diskontinuierlich als Energiepakete, die wir Quanten nennen.
• Die Energie jedes Quantens entspricht dem Produkt aus der Planck-Konstante und der Strahlungsfrequenz.
• Immer ist die Gesamtmenge an Energie, die eine Substanz emittiert oder absorbiert, eine ganze Anzahl von Quanten.

Darüber hinaus erklärte diese Theorie die Phänomene der Strahlung des schwarzen Körpers und den photoelektrischen Effekt, den die Theorie der elektromagnetischen Wellen nicht erklären konnte. Nach dieser Theorie absorbieren die Atome dieser Substanz beim Erwärmen einer Substanz Energie aus Wärme und beginnen mit Schwingungen, um Strahlung zu emittieren. Wenn wir die Substanz weiter erwärmen, strahlt sie immer mehr Strahlung aus. Dann emittiert die Substanz Strahlung mit der niedrigsten Frequenz des sichtbaren Bereichs, die rote Farbe ergibt, und die nächste ist gelbe Farbe und so weiter.

Abbildung 02: Schwarzkörperspektrum

Wenn wir die Erklärung für den photoelektrischen Effekt betrachten, lassen Sie uns zunächst verstehen, was ein photoelektrischer Effekt ist. Wenn die Strahlung auf die Oberfläche eines Metalls trifft, bewirkt dies die Emission von Elektronen in der Oberfläche des Metalls. Dies ist, was wir photoelektrischen Effekt nennen.

Abbildung 03: Photoelektrischer Effekt

Nach der Planck-Quantentheorie geben die Quanten der Lichtstrahlung, wenn Licht auf eine Oberfläche fällt, all ihre Energie an die Elektronen in der Oberfläche. Daher lösen sich die Elektronen von der Oberfläche und werden von der Oberfläche ausgestoßen, wenn die einfallende Strahlung eine Energie hat, die der Anziehungskraft zwischen Atomkern und Elektron entspricht.

Was ist der Unterschied zwischen der Theorie der elektromagnetischen Wellen und der Quantentheorie von Planck??

Elektromagnetische Wellentheorie ist eine von James Clark Maxwell im Jahre 1864 entwickelte Theorie in der Chemie, wohingegen Plancks Quantentheorie eine von Max Planck im Jahre 1900 entwickelte Theorie in der Chemie ist die Strahlungsphänomene des schwarzen Körpers und den photoelektrischen Effekt erklären, wohingegen die Quantentheorie von Planck die Strahlungsphänomene des schwarzen Körpers und den photoelektrischen Effekt erklärt. Ein weiterer Unterschied zwischen der elektromagnetischen Wellentheorie und der Planck-Quantentheorie besteht darüber hinaus darin, dass die Strahlung nach der Theorie der elektromagnetischen Wellen kontinuierlich ist, die Strahlung nach der Planck-Quantentheorie jedoch diskontinuierlich ist.

Die folgende Infografik zeigt den Unterschied zwischen der Theorie der elektromagnetischen Wellen und der Quantentheorie von Planck in Tabellenform.

Zusammenfassung - Elektromagnetische Wellentheorie vs. Plancksche Quantentheorie

Die beiden Theorien The Electromagnetic Wave Theory und die Quantentheorie von Planck erklären das Verhalten der von einer Substanz emittierten Strahlung. Der Hauptunterschied zwischen der Theorie der elektromagnetischen Wellen und der Quantentheorie von Planck besteht jedoch darin, dass die Theorie der elektromagnetischen Wellen die Strahlungsphänomene des schwarzen Körpers und den photoelektrischen Effekt nicht erklärt, wohingegen die Quantentheorie von Planck die Strahlungsphänomene des schwarzen Körpers und den photoelektrischen Effekt erklärt.

Referenz:

1. Libretexte „4.2: Planck-Quantentheorie“. Chemie LibreTexts, Libretexts, 21. Juli 2016. Hier verfügbar 

Bildhöflichkeit:

1. ”1526374” von helder100 (CC0) via Pixabay
2. "Blackbody Spectrum" Von Almazi - Eigene Arbeit, (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
3. "Photoelektrischer Effekt" Von Wolfmankurd - de: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia