Γιατί και πού οι κλασικοί μηχανικοί δεν εξηγούν την ακτινοβολία του μαύρου σώματος;
Ακολουθεί μια ανάλυση του θέματος:
* ακτινοβολία μαύρου σώματος: Ένα μαύρο σώμα είναι ένα υποθετικό αντικείμενο που απορροφά όλα τα περιστατικά ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας πάνω του. Στη συνέχεια εκπέμπει ακτινοβολία σε όλες τις συχνότητες ανάλογα με τη θερμοκρασία της. Το φάσμα αυτής της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας ονομάζεται ακτινοβολία μαύρου σώματος.
* Πρόβλεψη κλασικής φυσικής: Σύμφωνα με την κλασσική φυσική, όλοι οι τρόποι δόνησης μέσα σε ένα μαύρο σώμα θα πρέπει να είναι εξίσου γεμάτοι με ενέργεια. Αυτό σήμαινε ότι καθώς η συχνότητα αυξήθηκε, η ενέργεια που εκπέμπεται από το μαύρο σώμα θα πρέπει επίσης να αυξηθεί επ 'αόριστον. Αυτό οδήγησε στην υπεριώδη καταστροφή.
* Πειραματικά αποτελέσματα: Τα πειράματα έδειξαν ότι η ένταση της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος κορυφώθηκε σε μια συγκεκριμένη συχνότητα και στη συνέχεια μειώθηκε γρήγορα σε υψηλότερες συχνότητες. Η κλασσική πρόβλεψη απέτυχε να εξηγήσει αυτή την παρατηρούμενη συμπεριφορά.
όπου απέτυχε η κλασική μηχανική:
* Ποσορισμός ενέργειας: Η κλασική μηχανική υποθέτει ότι η ενέργεια θα μπορούσε να διανεμηθεί συνεχώς σε διαφορετικούς τρόπους δόνησης. Ωστόσο, το πρόβλημα προέκυψε από το γεγονός ότι η ενέργεια δεν είναι συνεχής, αλλά κβαντισμένη. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια μπορεί να υπάρχει μόνο σε διακριτά πακέτα που ονομάζονται Quanta. Αυτή η θεμελιώδης ιδέα εισήχθη από τον Max Planck το 1900 για να εξηγήσει το φάσμα του Blackbody.
* Υπόθεση του Planck: Ο Planck πρότεινε ότι η ενέργεια κάθε ταλαντωτή ήταν ανάλογη με τη συχνότητά του, με τη σταθερά της αναλογικότητας να είναι η διάσημη σταθερά Planck, h. Αυτή η ιδέα οδήγησε στην ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής, η οποία εξήγησε σωστά το φάσμα της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος.
Συνοπτικά, η κλασική μηχανική απέτυχε να εξηγήσει την ακτινοβολία του μαύρου σώματος, διότι υποθέτει ότι η ενέργεια θα μπορούσε να διανεμηθεί συνεχώς σε διαφορετικές συχνότητες. Η κβαντική μηχανική, η οποία εισήγαγε την έννοια της ποσοτικοποίησης ενέργειας, παρείχε τη σωστή εξήγηση για το παρατηρούμενο φάσμα.
