Кванттық теорияның шығуы туралы
Кванттық теорияның тууы: классикалық физиканың дағдарысы
ХХ ғасырдың басында физикада аса ірі төңкеріс болды: кванттық теория дүниеге келді. Бұл өзгеріске түрткі болған басты мәселе — тәжірибеде байқалатын жылулық сәуле шығару құбылысын (қызған дененің электромагниттік толқындар шығаруы) классикалық теорияның түсіндіре алмауы.
Нақтырақ айтқанда, қызған дененің сәуле шығару спектрлерінде энергияның жиілік бойынша қалай бөлінетінін сипаттайтын заңдылықтар тәжірибеде анық байқалды, бірақ оларды сол кездегі теориялық құралдармен негіздеу мүмкін болмады.
Максвелл заңдары қай жерде «қарсылық көрсетті»?
Электромагнетизмнің үлкен табысы
Максвеллдің көп мәрте тексерілген электромагнетизм заңдары антеннаның радиотолқындар шығаруын тамаша сипаттады әрі электромагниттік толқындардың бар екенін теориялық түрде алдын ала болжауға мүмкіндік берді.
Қызған дененің сәуле шығаруы және қайшылық
Алайда осы заңдарды қысқа толқынды сәулелену (қызған дененің сәуле шығаруы) мәселесіне қолданғанда, күтпеген қиындық туындады. Классикалық электродинамикадан шығатын бір қорытынды мағынасыз көрінді: қызған дене сәуле шығару арқылы үнемі энергия жоғалтып, ақырында абсолют нөлге дейін салқындауы тиіс сияқты болды.
Классикалық көзқарас бойынша зат пен оның шығаратын сәулесі арасында тұрақты жылулық тепе-теңдік орныға алмайды. Бірақ күнделікті тәжірибе мұндай «шексіз энергия шығыны» болмайтынын көрсетеді: қызған дене өзінің барлық энергиясын сәулеленуге толық жұмсап жібермейді.
Шешім жолы: Планктың кванттық гипотезасы
Теория мен тәжірибе арасындағы осы қарама-қайшылықтан шығудың жолын іздеу барысында неміс физигі Макс Планк батыл болжам ұсынды: атомдар электромагниттік энергияны үздіксіз емес, жеке порциялармен — кванттармен шығарады.
Негізгі байланыс
Әрбір кванттың энергиясы оның шығарылу жиілігіне пропорционал:
E = hν
Мұндағы h — пропорционалдық коэффициент, ол Планк тұрақтысы деп аталады, ал ν — жиілік.
Осы идея классикалық физиканың шектеулерін айқын көрсетіп, микродүниені сипаттайтын жаңа тіл — кванттық теорияның негізін қалады.