Rayleigh-Jeans kurve og Plancks kurve plottet mot fotonbølgelengde.Lord Rayleigh publiserte først Grunnleggende Om Rayleigh-Jeans loven i 1900. Teorien var basert På Kinetisk teori om gasser. Sir James Jeans publiserte en mer komplett teori i 1905. Loven gjelder mengden og bølgelengden av elektromagnetisk energi gitt av en svart kropp radiator ved forskjellige temperaturer. Ligningen som beskriver dette er: b λ(T ) = 2 c k t λ 4 {\displaystyle b_{\lambda} (T)={\frac {2ckt}{\lambda ^{4}}}

. for langbølgelengdestråling samsvarer resultatene spådd av denne ligningen godt med praktiske resultater oppnådd i et laboratorium. Men for korte bølgelengder (ultrafiolett lys) var forskjellen mellom teori og praksis så stor at den fikk kallenavnet «den ultraviolette katastrofen».

Plancks LawEdit

I 1895 Publiserte Wien resultatene av hans studier av strålingen fra en svart kropp. Hans formel var:

b ④ no ( T ) = 2 h c 2 λ 5 e − h c λ k t {\displaystyle B_{\lambda }(T)={\frac {2hc^{2}}{\lambda ^{5}}}e^{-{\frac {hc}{\lambda kT}}}

. denne formelen fungerte bra for kort bølgelengde elektromagnetisk stråling, men fungerte ikke bra med lange bølgelengder.

I 1900 Publiserte Max Planck resultatene av hans studier. Han forsøkte å utvikle et uttrykk for svartkroppsstråling uttrykt i bølgelengde ved å anta at stråling besto av små kvanter og deretter for å se hva som skjedde hvis kvanta ble gjort uendelig liten. (Dette er en standard matematisk tilnærming). Uttrykket var:

B λ ( T ) = 2 h c 2 λ 5 1 e h c λ k t − 1 {\displaystyle b_{\lambda }(T)={\frac {2hc^{2}}{\lambda ^{5}}}~{\frac {1}{e^{\frac {hc}{\lambda kT}}-1}}

. Hvis lysets bølgelengde får lov til å bli veldig stor, kan Det påvises at Raleigh-Jeans Og Planck-forholdene er nesten identiske.

han beregnet h og k og fant at

h = 6.55×10-27 erg·sek. k = 1.34×10-16 erg·deg-1.

verdiene er nær dagens aksepterte verdier av henholdsvis 6.62606×10-34 og 1.38065×10-16. Planck-loven er enig med eksperimentelle data, men dens fulle betydning ble bare verdsatt flere år senere.

Kvanteteori av lightEdit

det viser seg at elektroner løsnes av den fotoelektriske effekten hvis lyset når en terskelfrekvens. Under dette kan ingen elektroner slippes ut fra metallet. I 1905 Publiserte Albert Einstein et papir som forklarte effekten. Einstein foreslo at en stråle av lys ikke er en bølge som forplanter seg gjennom rommet, men heller en samling diskrete bølgepakker (fotoner), hver med energi. Einstein sa at effekten skyldtes en foton som slo en elektron. Dette viste partikkelenes natur av lys.Einstein fant også at elektromagnetisk stråling med lang bølgelengde ikke hadde noen effekt. Einstein sa at dette var fordi «partiklene» ikke hadde nok energi til å forstyrre elektronene.Planck foreslo at energien til hvert foton var relatert til fotonfrekvensen av Planck-konstanten. Dette kan skrives matematisk som:

E = h ν = h c λ {\displaystyle e=h \ nu ={\frac {hc}{\lambda }}}