Kwant energii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Kwant energii (w mechanice kwantowej) – porcja energii jaką może pochłonąć lub jaką może przekazać układ w pojedynczym akcie oddziaływania z innym układem (np. atom z fotonem).

W fizyce klasycznej energia może być wymieniana w dowolnych porcjach, w mechanice kwantowej mikroukłady mogą wymieniać energię tylko w porcjach o dozwolonej wielkości. Ponieważ w większości procesów fizycznych w większej skali, kwanty energii są bardzo małe w porównaniu z całkowitą wymienianą energią, fizyka klasyczna bardzo dobrze opisuje wiele zjawisk.

W 1900 Max Planck podał wzór na rozkład energii promieniowania ciała doskonale czarnego, który był zgodny z obserwacjami. W celu wyprowadzenia tego wzoru założył, że energia promieniowania wysyłanego przez ciało jest emitowana przez oscylatory, które mogą emitować tylko określone energie. Koncepcja początkowo została poddana krytyce, ponieważ była przyjęta ad hoc do wyjaśnienia tylko określonego zjawiska i wydawała się sztuczna i bezpodstawna. Lecz wkrótce stała się kamieniem węgielnym, na którym został zbudowany gmach mechaniki kwantowej. Doczekała się też odpowiedniego zrozumienia i zweryfikowania.

Wkrótce po sformułowaniu przez Plancka tej hipotezy Albert Einstein doszedł do wniosku, że promieniowanie elektromagnetyczne zawsze jest wysyłane i pochłaniane również w określonych porcjach (kwantach) energii zależnych od częstości promieniowania, które obecnie nazywamy fotonami

E = h\cdot \nu\,

gdzie ν oznacza częstotliwość promieniowania, h stałą Plancka. W szczególności raz wyemitowany foton może być jedynie pochłonięty w całości. Zmiana częstotliwości fotonu musi odbywać się poprzez absorpcję fotonu, a następnie emisję innego fotonu (jednego bądź wielu) o innej częstotliwości.