Nagy Károly

Einstein hatása a 20. század fizikájára

IX. A sugárzás kvantumelmélete

Láttuk, hogy a hőmérsékleti sugárzással kapcsolatos problémának a megoldása volt az első lépés az új fizika felé vezető úton. Ezt Max Planck német fizikus tette meg a kvantumhipotézis bevezetésével. Mi ennek a hipotézisnek a lényege? Planck egy teljesen tükröző falakkal ellátott üregben kialakult elektromágneses sugárzás egyensúlyi állapotát tanulmányozta. Az egyensúlyi állapothoz szükséges, hogy legyen az üregben egy test, amely a sugárzás forrása, és időegység alatt átlagosan annyi energiát sugároz ki az üregbe, mint amennyit elnyel. Azt már Kirchhoff bebizonyította, hogy az egyensúlyi állapot független attól, hogy milyen test bocsátja ki és nyeli el a sugárzást. Planck ezt felhasználva olyan testet választott, amelyre a számítás könnyen elvégezhető. Ilyennek találta a harmonikus rezgőmozgást végző tömegpontot, az ún. lineáris oszcillátort. A klasszikus fizika szerint ennek energiáját a rezgő tömegpont kitérése és sebessége határozza meg. Ezek az időben folytonosan változó mennyiségek. A tapasztalattal megegyező eredményre azonban csak akkor jutunk, ha elvetjük azt a több évszázados felfogást, hogy az energia folytonosan változó mennyiség. Plancknak az volt az ötlete, hogy feltételezte: az oszcillátor energiája nem folytonos, hanem egy elemi kvantumnak egész számú többszöröse. Ez a feltevés lett a kiindulópontja a 20. század egyik leghatásosabb fizikai elméletének, a kvantummechanikának.

17. ábra

h

W1/2mv²fényelektromos jelenség