Question

В чём заключается противоречие экспериментов по исследованию теплового излучения с теорией электромагнитных волн Максвелла ?

Answer 1

Противоречие между экспериментами по исследованию теплового излучения и теорией электромагнитных волн Максвелла заключалось в том, что теория Максвелла предполагала, что энергия теплового излучения должна равномерно распределяться по всем частотам электромагнитного спектра. Однако экспериментальные наблюдения показывали, что энергия теплового излучения не равномерно распределена, а имеет особенности, такие как "ультрафиолетовая катастрофа" и "лучистый эффект". Это противоречие было разрешено с появлением квантовой теории, которая объяснила поведение теплового излучения на микроуровне.

Answer 2

Противоречие между экспериментами по исследованию теплового излучения и теорией электромагнитных волн Максвелла заключается в проблеме, известной как "ультрафиолетовая катастрофа" или "ультрафиолетовая катастрофа излучения черного тела." Это противоречие стало ярким примером того, как теория Максвелла не могла объяснить результаты наблюдений и как это привело к развитию новой физической теории - квантовой механики.

В классической электродинамике Максвелла предсказывается, что спектральная плотность энергии излучения (энергия, излучаемая в единицу времени и единицу площади) черного тела должна расти бесконечно при увеличении частоты излучения, то есть при увеличении частоты электромагнитных волн. Это противоречило экспериментальным данным, которые показывали, что спектральная плотность энергии достигает максимума при определенной частоте, а затем убывает при более высоких частотах.

Решение этой проблемы пришло с развитием квантовой механики. В 1900 году Макс Планк предложил идею, что энергия излучения черного тела не может иметь произвольные значения, а должна быть квантована. Он предположил, что энергия излучения связана с частотой согласно формуле:

E = h * f,

где E - энергия излучения, h - постоянная Планка, f - частота излучения.

Это предположение о квантовании энергии излучения позволило объяснить "ультрафиолетовую катастрофу" и согласуется с экспериментальными данными. Постоянная Планка имеет очень малое значение, что обуславливает наблюдаемую квантованность энергии на микроскопических масштабах.

Таким образом, противоречие между классической теорией Максвелла и экспериментальными данными по излучению черного тела было разрешено с помощью квантовой механики, что привело к новой парадигме в физике и созданию квантовой электродинамики.