Tofauti kuu kati ya Nadharia ya Mawimbi ya Umeme na Nadharia ya Wimbi ya Planck ni kwamba Nadharia ya Mawimbi ya Kiumeme haielezi matukio ya mionzi ya mwili mweusi na athari ya picha ya umeme ilhali Nadharia ya Wingi ya Planck inaelezea matukio ya mionzi ya mwili mweusi na athari ya picha.
Ikiwa tunapasha joto dutu (iliyo na kiwango cha juu cha kuyeyuka), kwanza inabadilika kuwa nyekundu, kisha inabadilika kuwa rangi ya manjano, ambayo huanza kung'aa kwa mwanga mweupe na buluu. Mara tu dutu hii inapokanzwa kama hii, tunaiita "mwili mweusi" na mionzi inayotokana (ambayo dutu hutoa) ni "mionzi ya mwili mweusi". Hata hivyo, hatuwezi kueleza jinsi hili hutokea kwa kutumia nadharia ya mawimbi ya kielektroniki lakini nadharia ya quantum ya Planck inaifafanua vizuri.
Nadharia ya Mawimbi ya Umeme ni nini?
Nadharia ya Mawimbi ya Umeme ni nadharia katika kemia ambayo ilitengenezwa na James Clark Maxwell mwaka wa 1864. Kulingana na nadharia hii, kuna mambo kadhaa kuhusu mionzi inayotolewa kutoka kwa dutu fulani.
Alama hizi ni kama ifuatavyo:
- Nishati hutoa kutoka kwa chanzo chochote mfululizo kwa njia ya mng'ao.
- Mionzi ina nyuga mbili zinazozunguka pande zote; shamba la umeme na shamba la sumaku. Nyuga hizi zote mbili ziko sawa kwa njia ya mionzi.
- Mionzi ina sifa za mawimbi na husafiri katika kasi ya mwanga. Tunauita mionzi ya sumakuumeme.
- Mionzi hii ya sumakuumeme haihitaji kitu kwa uenezi.
"wimbi" linaloelezwa katika nadharia hii lina sifa kadhaa. Urefu wa wimbi la wimbi ni umbali kati ya mikondo miwili au mikondo ya mawimbi. Idadi ya mawimbi ambayo hupitia hatua kwa sekunde moja ni mzunguko wa wimbi. Umbali wa mstari ambao wimbi husafiri kwa sekunde moja ni kasi. Nambari ya wimbi ni idadi ya mawimbi yaliyopo katika urefu wa sentimita moja.
Kielelezo 01: Urefu wa Mawimbi ya Kielektroniki
Kwa kutumia nadharia hii, tunaweza kutengeneza wigo wa sumakuumeme. Hata hivyo, kuna vikwazo fulani kwa nadharia hii. Vizuizi hivi ni kama ifuatavyo:
- Haiwezi kueleza mionzi nyeusi ya mwili.
- Na, haielezi athari ya umeme wa picha.
- Haiwezi kueleza jinsi uwezo wa kuongeza joto unavyotofautiana joto la vitu vikali.
- Zaidi ya hayo, haiwezi kueleza mwonekano wa mstari wa atomi.
Nadharia ya Kiasi ya Planck ni nini?
Nadharia ya Quantum ya Planck ni nadharia ya kemia iliyoanzishwa na Max Planck mwaka wa 1900. Nadharia hii ni kama marekebisho ya nadharia ya mawimbi ya kielektroniki kwa sababu tunaweza kueleza mambo ambayo nadharia ya mawimbi ya kielektroniki haikuweza kueleza. Mambo muhimu katika nadharia hii ni kama ifuatavyo:
- Nishati inayong'aa hutoa au kufyonza bila kuendelea kama pakiti za nishati, ambazo tunaziita quanta.
- Nishati ya kila quantum ni sawa na bidhaa ya Planck isiyobadilika na kasi ya mnururisho.
- Daima jumla ya kiasi cha nishati ambayo dutu hutoa au kunyonya ni idadi nzima ya quanta.
Aidha, nadharia hii ilielezea matukio ya mionzi ya blackbody na athari ya fotoelectric ambayo nadharia ya mawimbi ya kielektroniki imeshindwa kueleza. Kulingana na nadharia hii, tunapopasha joto dutu, atomi za dutu hiyo huchukua nishati kutoka kwa joto na kuanza oscillations kutoa mionzi; tunapozidi joto dutu, hutoa mionzi zaidi na zaidi. Kisha dutu hii hutoa mionzi yenye masafa ya chini kabisa ya masafa yanayoonekana ambayo hutoa rangi nyekundu, na inayofuata ni rangi ya njano na kadhalika.
Kielelezo 02: Mweusi wa Mwili Mweusi
Tunapozingatia maelezo ya madoido ya umeme, kwanza tuelewe athari ya fotoelectric ni nini. Wakati mionzi inapiga uso wa chuma, husababisha utoaji wa elektroni kwenye uso wa chuma. Hii ndio tunaita photoelectric effect.
Kielelezo 03: Athari ya Umeme wa Picha
Kulingana na Nadharia ya Wingi ya Planck, mwanga unapopiga juu ya uso, kiasi cha mionzi ya mwanga hutoa nishati yake yote kwa elektroni zilizo kwenye uso. Kwa hivyo, elektroni hujitenga na uso na kutolewa kutoka kwenye uso, ikiwa mionzi ya tukio ina nishati sawa na nguvu ya mvuto kati ya kiini cha atomiki na elektroni.
Nini Tofauti Kati ya Nadharia ya Mawimbi ya Umeme na Nadharia ya Wingi ya Planck?
Nadharia ya Mawimbi ya Umeme ni nadharia katika kemia iliyoanzishwa na James Clark Maxwell mwaka wa 1864 ambapo Nadharia ya Quantum ya Planck ni nadharia ya kemia iliyoanzishwa na Max Planck mwaka wa 1900. Tofauti kuu kati ya nadharia ya mawimbi ya sumakuumeme na nadharia ya quantum ya Planck ni kwamba nadharia ya mawimbi ya sumakuumeme haielezi matukio ya mionzi ya mwili mweusi na athari ya fotoelectric ilhali nadharia ya quantum ya Planck inaelezea matukio ya mionzi ya mwili mweusi na athari ya picha ya umeme. Zaidi ya hayo, tofauti nyingine kati ya nadharia ya mawimbi ya kielektroniki na nadharia ya quantum ya Planck ni kwamba kulingana na nadharia ya mawimbi ya kielektroniki, mionzi ni endelevu lakini, kulingana na Nadharia ya Wingi ya Planck, mionzi hiyo haiendelei.
Infografia iliyo hapa chini inawasilisha tofauti kati ya nadharia ya mawimbi ya sumakuumeme na nadharia ya quantum ya Planck katika umbo la jedwali.
Muhtasari – Nadharia ya Mawimbi ya Umeme dhidi ya Nadharia ya Wingi ya Planck
Nadharia mbili za Nadharia ya Mawimbi ya Umeme na Nadharia ya Wingi ya Planck inaeleza tabia ya mionzi inayotolewa kutoka kwa dutu. Hata hivyo, tofauti kuu kati ya Nadharia ya Mawimbi ya Umeme na Nadharia ya Wimbi ya Planck ni kwamba Nadharia ya Mawimbi ya Kiumeme haielezi matukio ya mionzi ya mwili mweusi na athari ya picha ilhali Nadharia ya Wimbi ya Planck inaelezea matukio ya mionzi ya mwili mweusi na athari ya picha.
