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 oddziałując z polem elektromagnetycznym może pochłonąć lub wyemitować foton).

Koncepcja kwantów Plancka[edytuj | edytuj kod]

Według klasycznej teorii promieniowania Maxwella energia może być emitowana i pochłaniana w dowolnych porcjach. Jednak teoria ta nie jest w stanie opisać tak powszechnego zjawiska jakim jest promieniowanie termiczne ciał.

W 1900 Max Planck wyprowadził wzór na zależność energii promieniowania ciała doskonale czarnego od częstotliwości promieniowania, który był zgodny z pomiarami. Ciało doskonale czarne stanowi przykład idealnego ciała emitującego promieniowanie. Do wyprowadzenia wzoru Planck założył, że ciało doskonale czarne składa się z wielu różnych oscylatorów, które mogą emitować lub pochłaniać energie, które są całkowitymi wielokrotnościami kwantów energii, przy czym wielkości kwantów są proporcjonalne do częstotliwości oscylacji danego oscylatora

Stała proporcjonalności , wyznaczona przez Plancka, została nazwana na jego cześć stałą Plancka.

Rozwój idei Plancka[edytuj | edytuj kod]

Koncepcja kwantów początkowo została poddana krytyce, ponieważ była przyjęta ad hoc , jednak niebawem stała się kamieniem węgielnym, na którym został zbudowany gmach nowej fizyki, nazwanej mechaniką kwantową.

Mianowicie, już 1905 r. tj. pięć lat po sformułowaniu przez Plancka hipotezy kwantów, Albert Einstein zapostulował, że promieniowanie elektromagnetyczne zawsze występuje w postaci kwantów, a nie tylko w aktach emisji i absorpcji energii przez oscylatory (jak to zakładał Planck). Dzięki temu m.in. objaśnił zjawisko fotoelektryczne, przyjmując, że polega ono na pochłanianiu pojedynczych kwantów promieniowania przez elektrony w atomie. W 1913 r. Niels Bohr użył koncepcji kwantu do objaśnienia występowania dyskretnych linii promieniowania atomu wodoru i stworzył model atomu. W 1923 r. Arthur Compton pokazał, że koncepcja kwantu umożliwia wyjaśnienie nowo odkrytego efektu zmiany częstotliwości promieniowania w oddziaływaniu z grafitem (zjawisko Comptona). Pełne teoretyczne wyjaśnienie koncepcji kwantyzacji promieniowania elektromagnetycznego znajduje uzasadnienie w kwantowej teorii pola.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]