इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी और प्लैंक के क्वांटम थ्योरी के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी ब्लैक बॉडी विकिरण घटना और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या नहीं करती है जबकि प्लैंक की क्वांटम थ्योरी ब्लैक बॉडी विकिरण घटना और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या करती है।
यदि हम किसी पदार्थ को गर्म करते हैं (जिसका गलनांक अधिक होता है), तो वह पहले लाल रंग में बदल जाता है, फिर पीले रंग में परिवर्तित हो जाता है, जो फिर सफेद और नीले प्रकाश से चमकने लगता है। एक बार जब पदार्थ को इस तरह गर्म किया जाता है, तो हम इसे "ब्लैक बॉडी" कहते हैं और परिणामी विकिरण (जो पदार्थ उत्सर्जित करता है) "ब्लैक बॉडी रेडिएशन" होता है।हालाँकि, हम यह नहीं बता सकते कि इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी का उपयोग करके यह कैसे होता है लेकिन प्लैंक का क्वांटम थ्योरी इसे अच्छी तरह से समझाता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत क्या है?
इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी रसायन विज्ञान में एक सिद्धांत है जिसे 1864 में जेम्स क्लार्क मैक्सवेल द्वारा विकसित किया गया था। इस सिद्धांत के अनुसार, किसी पदार्थ से निकलने वाले विकिरण के बारे में कई बिंदु हैं।
ये बिंदु इस प्रकार हैं:
- ऊर्जा किसी भी स्रोत से लगातार विकिरण ऊर्जा के रूप में निकलती है।
- विकिरण के दो क्षेत्र एक दूसरे के लंबवत दोलन करते हैं; विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र। ये दोनों क्षेत्र विकिरण के मार्ग के लंबवत हैं।
- विकिरण में तरंग विशेषताएँ होती हैं और यह प्रकाश के वेग में चलती है। हम इसे विद्युत चुम्बकीय विकिरण कहते हैं।
- इन विद्युत चुम्बकीय विकिरण को प्रसार के लिए पदार्थ की आवश्यकता नहीं होती है।
इस सिद्धांत में वर्णित "लहर" की कई विशेषताएं हैं।तरंग की तरंगदैर्घ्य तरंग के दो क्रमागत शिखरों या गर्तों के बीच की दूरी है। प्रति सेकंड एक बिंदु से गुजरने वाली कई तरंगें तरंग की आवृत्ति होती हैं। तरंग प्रति सेकंड जो रैखिक दूरी तय करती है वह वेग है। वेवनंबर एक सेंटीमीटर लंबाई में मौजूद तरंगों की संख्या है।
चित्र 01: विद्युतचुंबकीय तरंग की लंबाई
इस सिद्धांत का उपयोग करके हम विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम विकसित कर सकते हैं। हालाँकि, इस सिद्धांत की कुछ सीमाएँ हैं। ये सीमाएँ इस प्रकार हैं:
- यह ब्लैक बॉडी रेडिएशन की व्याख्या नहीं कर सकता।
- और, यह प्रकाश-विद्युत प्रभाव की व्याख्या नहीं करता है।
- यह स्पष्ट नहीं कर सकता कि ताप क्षमता ठोस पदार्थों के तापमान को कैसे बदलती है।
- इसके अलावा, यह परमाणुओं के लाइन स्पेक्ट्रा की व्याख्या नहीं कर सकता।
प्लांक की क्वांटम थ्योरी क्या है?
प्लांक की क्वांटम थ्योरी 1900 में मैक्स प्लैंक द्वारा विकसित रसायन विज्ञान में एक सिद्धांत है। यह सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत के लिए एक संशोधन की तरह है क्योंकि हम उन चीजों की व्याख्या कर सकते हैं जिन्हें विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत समझा नहीं सकता है। इस सिद्धांत के महत्वपूर्ण बिंदु इस प्रकार हैं:
- उज्ज्वल ऊर्जा ऊर्जा पैकेट के रूप में लगातार उत्सर्जित या अवशोषित करती है, जिसे हम क्वांटा कहते हैं।
- प्रत्येक क्वांटम की ऊर्जा प्लैंक के स्थिरांक और विकिरण की आवृत्ति के गुणनफल के बराबर होती है।
- हमेशा किसी पदार्थ द्वारा उत्सर्जित या अवशोषित ऊर्जा की कुल मात्रा क्वांटा की एक पूर्ण संख्या होती है।
इसके अलावा, इस सिद्धांत ने ब्लैकबॉडी विकिरण की घटना और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या की, जिसे विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत समझाने में विफल रहा।इस सिद्धांत के अनुसार, जब हम किसी पदार्थ को गर्म करते हैं, तो उस पदार्थ के परमाणु ऊष्मा से ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और विकिरण उत्सर्जित करने के लिए दोलन शुरू करते हैं; जब हम पदार्थ को और गर्म करते हैं, तो यह अधिक से अधिक विकिरण उत्सर्जित करता है। तब पदार्थ दृश्य सीमा की सबसे कम आवृत्ति के साथ विकिरण उत्सर्जित करता है जो लाल रंग देता है, और अगला पीला रंग होता है और इसी तरह।
चित्र 02: ब्लैक बॉडी स्पेक्ट्रम
प्रकाश-विद्युत प्रभाव की व्याख्या पर विचार करते समय, पहले यह समझ लें कि प्रकाश-विद्युत प्रभाव क्या होता है। जब विकिरण धातु की सतह से टकराता है, तो यह धातु की सतह में इलेक्ट्रॉनों के उत्सर्जन का कारण बनता है। इसे हम प्रकाश-विद्युत प्रभाव कहते हैं।
चित्रा 03: फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव
प्लांक के क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, जब प्रकाश किसी सतह पर टकराता है, तो प्रकाश विकिरण का क्वांटा अपनी सारी ऊर्जा सतह के इलेक्ट्रॉनों को देता है। इसलिए, इलेक्ट्रॉन सतह से अलग हो जाते हैं और सतह से बाहर निकल जाते हैं, यदि आपतित विकिरण में परमाणु नाभिक और इलेक्ट्रॉन के बीच आकर्षण बल के बराबर ऊर्जा होती है।
इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी और प्लैंक के क्वांटम थ्योरी में क्या अंतर है?
इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी 1864 में जेम्स क्लार्क मैक्सवेल द्वारा विकसित रसायन विज्ञान में एक सिद्धांत है जबकि प्लैंक की क्वांटम थ्योरी 1900 में मैक्स प्लैंक द्वारा विकसित रसायन विज्ञान में एक सिद्धांत है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी और प्लैंक के क्वांटम सिद्धांत के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत ब्लैक बॉडी विकिरण घटना और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या नहीं करता है जबकि प्लैंक का क्वांटम सिद्धांत ब्लैक बॉडी विकिरण घटना और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या करता है।इसके अलावा, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी और प्लैंक के क्वांटम थ्योरी के बीच एक और अंतर यह है कि इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी के अनुसार, रेडिएशन निरंतर है, लेकिन प्लैंक के क्वांटम थ्योरी के अनुसार, रेडिएशन असंतत है।
नीचे दिया गया इन्फोग्राफिक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी और प्लैंक के क्वांटम थ्योरी के बीच अंतर को सारणीबद्ध रूप में प्रस्तुत करता है।
सारांश - इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी बनाम प्लैंक की क्वांटम थ्योरी
दो सिद्धांत इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी और प्लैंक की क्वांटम थ्योरी किसी पदार्थ से निकलने वाले विकिरण के व्यवहार की व्याख्या करती है। हालाँकि, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी और प्लैंक के क्वांटम थ्योरी के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव थ्योरी ब्लैक बॉडी रेडिएशन घटना और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या नहीं करती है जबकि प्लैंक की क्वांटम थ्योरी ब्लैक बॉडी रेडिएशन घटना और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की व्याख्या करती है।
