Diferencia entre la teoría de la onda electromagnética y la teoría cuántica de Planck

los diferencia clave entre la teoría de la onda electromagnética y la teoría cuántica de Planck es que la La teoría de la onda electromagnética no explica los fenómenos de radiación del cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico, mientras que la teoría cuántica de Planck explica los fenómenos de radiación del cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico.

Si calentamos una sustancia (que tiene un alto punto de fusión), primero se vuelve de color rojo, luego se convierte en un color amarillo, que luego comienza a brillar con luz blanca y azul. Una vez que la sustancia se calienta de esta manera, lo llamamos "cuerpo negro" y la radiación resultante (que la sustancia emite) es "radiación del cuerpo negro". Sin embargo, no podemos explicar cómo sucede esto utilizando la teoría de ondas electromagnéticas, pero la teoría cuántica de Planck lo explica bien..

CONTENIDO

1. Resumen y diferencia clave
2. ¿Qué es la teoría de la onda electromagnética?
3. ¿Qué es la teoría cuántica de Planck?
4. Comparación lado a lado: teoría de la onda electromagnética frente a la teoría cuántica de Planck en forma tabular
5. Resumen

¿Qué es la teoría de la onda electromagnética??

La teoría de la onda electromagnética es una teoría en química desarrollada por James Clark Maxwell en 1864. Según esta teoría, hay varios puntos sobre la radiación emitida por una sustancia..

Estos puntos son los siguientes:

• La energía se emite de cualquier fuente continuamente en forma de energía radiante..
• La radiación tiene dos campos que oscilan perpendiculares entre sí; Campo eléctrico y campo magnético. Ambos campos son perpendiculares a la trayectoria de la radiación..
• La radiación tiene características de onda y viaja en la velocidad de la luz. Lo llamamos radiación electromagnética..
• Estas radiaciones electromagnéticas no requieren materia para su propagación..

La "ola" descrita en esta teoría tiene varias características. La longitud de onda de la onda es la distancia entre dos crestas o depresiones consecutivas de la onda. Un número de ondas que pasan a través de un punto por un segundo son la frecuencia de la onda. La distancia lineal que recorre la onda por segundo es la velocidad. Número de ondas es el número de ondas presentes en la longitud de un centímetro.

Figura 01: Longitud de onda electromagnética

Usando esta teoría, podemos desarrollar el espectro electromagnético. Sin embargo, hay algunas limitaciones a esta teoría.. Estas limitaciones son las siguientes:

1. No puede explicar la radiación del cuerpo negro..
2. Y, no explica el efecto fotoeléctrico..
3. No puede explicar cómo la capacidad térmica varía la temperatura de los sólidos..
4. Además, no puede explicar el espectro de líneas de los átomos..

¿Qué es la teoría cuántica de Planck??

La teoría cuántica de Planck es una teoría química desarrollada por Max Planck en 1900. Esta teoría es como una modificación para la teoría de la onda electromagnética porque podemos explicar las cosas que la teoría de la onda electromagnética no pudo explicar. Los puntos importantes en esta teoría son los siguientes:

• La energía radiante emite o se absorbe discontinuamente como paquetes de energía, que llamamos cuantos.
• La energía de cada cuanto es igual al producto de la constante de Planck y la frecuencia de radiación..
• Siempre la cantidad total de energía que una sustancia emite o absorbe es un número entero de cuantos.

Además, esta teoría explica los fenómenos de la radiación del cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico que la teoría de la onda electromagnética no pudo explicar. De acuerdo con esta teoría, cuando calentamos una sustancia, los átomos de esa sustancia absorben energía del calor y comienzan las oscilaciones para emitir radiación; Cuando calentamos más la sustancia, ésta emite más y más radiación. Luego, la sustancia emite radiación con la frecuencia más baja del rango visible que da el color rojo, y el siguiente es el color amarillo, etc..

Figura 02: Espectro del cuerpo negro

Al considerar la explicación del efecto fotoeléctrico, primero entendamos qué es un efecto fotoeléctrico. Cuando la radiación golpea la superficie de un metal, provoca la emisión de electrones en la superficie del metal. Esto es lo que llamamos efecto fotoeléctrico..

Figura 03: Efecto fotoeléctrico

De acuerdo con la Teoría Cuántica de Planck, cuando la luz incide sobre una superficie, la cantidad de radiación de luz da toda su energía a los electrones de la superficie. Por lo tanto, los electrones se desprenden de la superficie y se expulsan de la superficie, si la radiación incidente tiene la energía igual a la fuerza de atracción entre el núcleo atómico y el electrón..

¿Cuál es la diferencia entre la teoría de la onda electromagnética y la teoría cuántica de Planck??

La teoría de la onda electromagnética es una teoría química desarrollada por James Clark Maxwell en 1864, mientras que la teoría cuántica de Planck es una teoría química desarrollada por Max Planck en 1900. La diferencia clave entre la teoría de la onda electromagnética y la teoría cuántica de Planck es que la teoría de la onda electromagnética no lo es. explica los fenómenos de radiación del cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico, mientras que la teoría cuántica de Planck explica los fenómenos de radiación del cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico. Además, otra diferencia entre la teoría de la onda electromagnética y la teoría cuántica de Planck es que, de acuerdo con la teoría de la onda electromagnética, la radiación es continua pero, según la Teoría Cuántica de Planck, la radiación es discontinua..

La siguiente infografía presenta la diferencia entre la teoría de la onda electromagnética y la teoría cuántica de Planck en forma tabular..

Resumen - Teoría de la onda electromagnética frente a la teoría cuántica de Planck

Las dos teorías Teoría de la onda electromagnética y Teoría cuántica de Planck explican el comportamiento de la radiación emitida por una sustancia. Sin embargo, la diferencia clave entre la teoría de la onda electromagnética y la teoría cuántica de Planck es que la teoría de la onda electromagnética no explica los fenómenos de radiación del cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico, mientras que la teoría cuántica de Planck explica los fenómenos de radiación del cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico.

Referencia:

1. Libretextos. “4.2: Teoría cuántica de Planck.” Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21 de julio de 2016. Disponible aquí 

Imagen de cortesía:

1. "1526374" por helder100 (CC0) a través de pixabay
2. "Blackbody Spectrum" Por Almazi - Trabajo propio, (CC BY-SA 4.0) vía Commons Wikimedia
3. "Efecto fotoeléctrico" Por Wolfmankurd - en: Inkscape, (CC BY-SA 3.0) vía Commons Wikimedia