Elektromanyetik Dalga Teorisi ile Planck'ın Kuantum Teorisi arasındaki temel fark, Elektromanyetik Dalga Teorisinin kara cisim radyasyon fenomenini ve fotoelektrik etkiyi açıklamaması, Planck'ın Kuantum Teorisinin ise kara cisim radyasyon fenomenini ve fotoelektrik etkiyi açıklamasıdır.
Bir maddeyi (erime noktası yüksek olan) ısıtırsak, önce kırmızı renge dönüşür, sonra sarı renge dönüşür, ardından beyaz ve mavi ışıkla parlamaya başlar. Madde bu şekilde ısıtıldığında, ona “kara cisim” deriz ve ortaya çıkan radyasyon (maddenin yaydığı) “kara cisim radyasyonu” olur. Ancak bunun nasıl olduğunu elektromanyetik dalga teorisiyle açıklayamıyoruz ama Planck'ın kuantum teorisi bunu çok iyi açıklıyor.
Elektromanyetik Dalga Teorisi Nedir?
Elektromanyetik Dalga Teorisi, 1864 yılında James Clark Maxwell tarafından geliştirilen kimyada bir teoridir. Bu teoriye göre, bir maddeden yayılan radyasyon hakkında birkaç nokta vardır.
Bu noktalar aşağıdaki gibidir:
- Enerji, herhangi bir kaynaktan sürekli olarak radyan enerji şeklinde yayılır.
- Radyasyonun birbirine dik salınan iki alanı vardır; elektrik alan ve manyetik alan. Bu alanların her ikisi de radyasyon yoluna diktir.
- Radyasyon dalga özelliklerine sahiptir ve ışık hızında hareket eder. Biz buna elektromanyetik radyasyon diyoruz.
- Bu elektromanyetik radyasyon, yayılma için madde gerektirmez.
Bu teoride açıklanan "dalga"nın çeşitli özellikleri vardır. Dalganın dalga boyu, dalganın ardışık iki tepesi veya çukuru arasındaki mesafedir. Bir saniyede bir noktadan geçen dalga sayısı, dalganın frekansıdır. Dalganın bir saniyede aldığı doğrusal mesafe hızdır. Dalga sayısı, bir santimetre uzunluğunda mevcut dalgaların sayısıdır.
Şekil 01: Elektromanyetik Dalga Uzunluğu
Bu teoriyi kullanarak elektromanyetik spektrumu geliştirebiliriz. Ancak, bu teorinin bazı sınırlamaları vardır. Bu sınırlamalar aşağıdaki gibidir:
- Kara cisim radyasyonunu açıklayamaz.
- Ve fotoelektrik etkiyi açıklamıyor.
- Isı kapasitesinin katıların sıcaklığını nasıl değiştirdiğini açıklayamaz.
- Ayrıca, atomların çizgi spektrumlarını açıklayamaz.
Planck'ın Kuantum Teorisi nedir?
Planck'ın Kuantum Teorisi 1900 yılında Max Planck tarafından geliştirilen kimyada bir teoridir. Bu teori elektromanyetik dalga teorisinin bir modifikasyonu gibidir çünkü elektromanyetik dalga teorisinin açıklayamadığı şeyleri açıklayabiliriz. Bu teorideki önemli noktalar şunlardır:
- Radyant enerji, kuantum dediğimiz enerji paketleri olarak süreksiz olarak yayar veya emer.
- Her bir kuantumun enerjisi, Planck sabiti ile radyasyon frekansının çarpımına eşittir.
- Her zaman bir maddenin yaydığı veya emdiği toplam enerji miktarı bir tam sayı kuantumdur.
Ayrıca bu teori, kara cisim ışıması fenomenini ve elektromanyetik dalga teorisinin açıklayamadığı fotoelektrik etkiyi açıkladı. Bu teoriye göre, bir maddeyi ısıttığımızda, o maddenin atomları ısıdan enerji emer ve radyasyon yaymak için salınımlar başlatır; maddeyi daha fazla ısıttığımızda, giderek daha fazla radyasyon yayar. Daha sonra madde, kırmızı renk veren görünür aralığın en düşük frekansıyla radyasyon yayar ve bir sonraki sarı renk vb.
Şekil 02: Siyah Vücut Spektrumu
Fotoelektrik etkinin açıklamasını düşünürken, önce fotoelektrik etkinin ne olduğunu anlayalım. Radyasyon bir metalin yüzeyine çarptığında, metal yüzeyinde elektron emisyonuna neden olur. Buna fotoelektrik etki diyoruz.
Şekil 03: Fotoelektrik Etki
Planck'ın Kuantum Teorisine göre, ışık bir yüzeye çarptığında, ışık radyasyonunun kuantası tüm enerjisini yüzeydeki elektronlara verir. Bu nedenle, gelen radyasyon atom çekirdeği ile elektron arasındaki çekim kuvvetine eşit enerjiye sahipse, elektronlar yüzeyden ayrılır ve yüzeyden fırlatılır.
Elektromanyetik Dalga Teorisi ile Planck'ın Kuantum Teorisi Arasındaki Fark Nedir?
Elektromanyetik Dalga Teorisi, 1864'te James Clark Maxwell tarafından geliştirilen bir kimya teorisi iken, Planck'ın Kuantum Teorisi 1900'de Max Planck tarafından geliştirilen bir kimya teorisidir. Elektromanyetik dalga teorisi ile Planck'ın kuantum teorisi arasındaki temel fark, Elektromanyetik dalga teorisi, kara cisim ışıması olayını ve fotoelektrik etkisini açıklamazken, Planck'ın kuantum teorisi, kara cisim ışıması olayını ve fotoelektrik etkisini açıklar. Üstelik elektromanyetik dalga teorisi ile Planck'ın kuantum teorisi arasındaki bir diğer fark, elektromanyetik dalga teorisine göre radyasyonun sürekli, Planck'ın Kuantum Teorisine göre radyasyonun süreksiz olmasıdır.
Aşağıdaki infografik, elektromanyetik dalga teorisi ile Planck'ın kuantum teorisi arasındaki farkı tablo halinde sunar.
Özet – Elektromanyetik Dalga Teorisi ve Planck'ın Kuantum Teorisi
İki teori Elektromanyetik Dalga Teorisi ve Planck'ın Kuantum Teorisi bir maddeden yayılan radyasyonun davranışını açıklar. Bununla birlikte, Elektromanyetik Dalga Teorisi ile Planck'ın Kuantum Teorisi arasındaki temel fark, Elektromanyetik Dalga Teorisinin kara cisim radyasyon fenomenini ve fotoelektrik etkisini açıklamaması, Planck'ın Kuantum Teorisinin ise kara cisim radyasyon fenomenini ve fotoelektrik etkisini açıklamasıdır.
