كوانتوم و نظریه پلانگ
قبل از بیان نظریه كوانتومی واژه كوانتوم و كمیت كوانتومی را معرفی می‌كنیم. همانطور كه می‌دانید در فیزیك یكسری مفهوم و كمیت تعریف شده و بر اساس آنها یكسری قوانین و نظریه تدوین می‌شود. ما در زندگی روزمره با دو نوع كمیت سروكار داریم كمیت‌های پیوسته و كمیت‌های گسسته.
[h=2]كمیت‌های پیوسته:كمیت‌هایی هستند كه هر عددی را می‌توان به آن ها نسبت داد، مثل فاصله‌ای كه دو جسم با هم دارند، مسافتی كه یك شخص یا یك ماشین طی می‌كند، سرعت یك جسم. به‌طور مثال مسافتی كه شخص می‌پیماید می‌تواند 2 m ،2/3 m و5/64 m یا هر عدد دیگری باشد.
[h=2]كمیت‌های گسسته:
كمیت‌هایی هستند كه می‌توانند مقدارهای خاصی را داشته باشند. مثل تعداد شهرهای یك كشور، تعداد موهای سر شما، تعداد افراد یك شهر و مثال‌هایی از این قبیل كه فقط می‌توان عددهای صحیح به آنها اختصاص داد. به‌طور مثال عدد 5/32 برای بیان تعداد دانش آموزان یك كلاس بی معنی است. همچنین تعداد صندلی‌های موجود در یك كاروان از اتوبوس مضرب صحیحی از تعداد اتوبوس‌ها است. به‌طور مثال اگر هر اتوبوس40 صندلی داشته باشد تعداد صندلی‌های موجود در یك كاروان می‌تواند40، 80 و هر مضرب درستی از عدد 40 باشد.
بنابراین كمیت‌های كوانتومی مضرب درستی از یك مقدار پایه هستند كه به آن مقدار پایه یك كوانتوم می‌گویند. همانند بار الكتریكی كه یك كمیت كوانتومی است و كوانتوم آن، بار الكترون است.
همانطور كه قبلاً گفته شد در اواخر قرن نوزدهم پدیده‌هایی مورد مطالعه قرار گرفتند كه با فیزیك كلاسیك توجیه پذیر نبود. پلانگ در سال 1900 میلادی برای توجیه نتیجه‌های تجربی تابش، نظریه كوانتومی خود كه بر فرضیه زیر استوار بود بیان كرد:
انرژی تابش جسم، كوانتومی است.
یعنی انرژی كه یك جسم به‌صورت امواج الكترومغناطیس گسیل می‌كند نمی‌تواند هر مقداری داشته باشد بلكه مضرب درستی از یك مقدار پایه است. طبق محاسبات پلانگ، برای موج الكترومغناطیسی با بسامد
این مقدار پایه متناسب با بسامد
است:
در رابطه فوق h ثابت پلانگ بوده و با توجّه به محاسبات پلانگ (و تطابق با آزمایش‌های بعدی)، مقدار آن برابر
است.
كوانتوم انرژی تابشی گسیل شده با بسامد
است، بنابراین انرژی یك موج الكترومغناطیسی مضرب درستی از آن می‌باشد یعنی:
كه n یك عدد صحیح مثبت است كه تعداد كوانتوم‌ها را نشان می‌دهد.
واحد ژول برای انرژی امواج الكترومغناطیسی، واحد بزرگی است به همین علت از واحد دیگری به نام الكترون ولت(ev) استفاده می‌شود.
بنابه تعریف، یك الكترون ولت مقدار انرژی یك الكترون تحت ولتاژ یك ولت است.
بنابراین یك الكترون ولت معادل
ژول است، به‌عبارت‌دیگر یك ژول معادل
الكترون ولت می‌باشد.
مرکز یادگیری سایت تبیان -
قبل از بیان نظریه كوانتومی واژه كوانتوم و كمیت كوانتومی را معرفی می‌كنیم. همانطور كه می‌دانید در فیزیك یكسری مفهوم و كمیت تعریف شده و بر اساس آنها یكسری قوانین و نظریه تدوین می‌شود. ما در زندگی روزمره با دو نوع كمیت سروكار داریم كمیت‌های پیوسته و كمیت‌های گسسته.
[h=2]كمیت‌های پیوسته:كمیت‌هایی هستند كه هر عددی را می‌توان به آن ها نسبت داد، مثل فاصله‌ای كه دو جسم با هم دارند، مسافتی كه یك شخص یا یك ماشین طی می‌كند، سرعت یك جسم. به‌طور مثال مسافتی كه شخص می‌پیماید می‌تواند 2 m ،2/3 m و5/64 m یا هر عدد دیگری باشد.
[h=2]كمیت‌های گسسته:
كمیت‌هایی هستند كه می‌توانند مقدارهای خاصی را داشته باشند. مثل تعداد شهرهای یك كشور، تعداد موهای سر شما، تعداد افراد یك شهر و مثال‌هایی از این قبیل كه فقط می‌توان عددهای صحیح به آنها اختصاص داد. به‌طور مثال عدد 5/32 برای بیان تعداد دانش آموزان یك كلاس بی معنی است. همچنین تعداد صندلی‌های موجود در یك كاروان از اتوبوس مضرب صحیحی از تعداد اتوبوس‌ها است. به‌طور مثال اگر هر اتوبوس40 صندلی داشته باشد تعداد صندلی‌های موجود در یك كاروان می‌تواند40، 80 و هر مضرب درستی از عدد 40 باشد.
در فیزیك كمیت‌های گسسته را كمیت‌های كوانتومی می‌نامند.
بنابراین كمیت‌های كوانتومی مضرب درستی از یك مقدار پایه هستند كه به آن مقدار پایه یك كوانتوم می‌گویند. همانند بار الكتریكی كه یك كمیت كوانتومی است و كوانتوم آن، بار الكترون است.
همانطور كه قبلاً گفته شد در اواخر قرن نوزدهم پدیده‌هایی مورد مطالعه قرار گرفتند كه با فیزیك كلاسیك توجیه پذیر نبود. پلانگ در سال 1900 میلادی برای توجیه نتیجه‌های تجربی تابش، نظریه كوانتومی خود كه بر فرضیه زیر استوار بود بیان كرد:
انرژی تابش جسم، كوانتومی است.
یعنی انرژی كه یك جسم به‌صورت امواج الكترومغناطیس گسیل می‌كند نمی‌تواند هر مقداری داشته باشد بلكه مضرب درستی از یك مقدار پایه است. طبق محاسبات پلانگ، برای موج الكترومغناطیسی با بسامد
در رابطه فوق h ثابت پلانگ بوده و با توجّه به محاسبات پلانگ (و تطابق با آزمایش‌های بعدی)، مقدار آن برابر
كوانتوم انرژی تابشی گسیل شده با بسامد
كه n یك عدد صحیح مثبت است كه تعداد كوانتوم‌ها را نشان می‌دهد.
واحد ژول برای انرژی امواج الكترومغناطیسی، واحد بزرگی است به همین علت از واحد دیگری به نام الكترون ولت(ev) استفاده می‌شود.
بنابه تعریف، یك الكترون ولت مقدار انرژی یك الكترون تحت ولتاژ یك ولت است.
بنابراین یك الكترون ولت معادل
مرکز یادگیری سایت تبیان -