Ο Μαξ Πλανκ το 1900, προσπαθώντας να εξηγήσει τα πειραματικά δεδομένα της ακτiνοβολίας που εκπέμπουν τα θερμά σώματα (πιο «επιστημονικά» την ακτινοβολία του μέλανος σώματος), κατέληξε στην ιδέα ότι η ενέργεια εκπέμπεται και απορροφάται σε διακριτά πακέτα, τα κβάντα, χρησιμοποιώντας για πρώτη φορά την εξίσωση Ε=hf, θεμελιώνοντας έτσι την θεωρία που σήμερα ονομάζουμε κβαντομηχανική.

Μια μετάφραση του άρθρου (Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum) στο οποίο ο Πλανκ περιγράφει το πως κατέληξε στο νόμο της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος που σήμερα φέρει το όνομά του, βρίσκεται ΕΔΩ: On the Law of Distribution of Energy in the Normal Spectrum. Όμως, στην παρούσα ανάρτηση δεν μας ενδιαφέρει o νόμος του Πλανκ για την ακτινοβολία του μέλανος σώματος, αλλά το πώς μέσα από αυτή την ανακάλυψη προέκυψε η ακριβέστερη για την εποχή εκτίμηση του ηλεκτρικού φορτίου του ηλεκτρονίου.

Στην δημοσίευσή του ο Πλανκ χρησιμοποιεί δυο παγκόσμιες σταθερές όπως τις ονομάζει, την h και k. H πρώτη σταθερά εμφανίζεται στην ενέργεια του κβάντου της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (Ε=hf) και η δεύτερη στην εξίσωση της εντροπίας του Μπόλτσμαν (S = k logΩ). Σήμερα είναι γνωστές ως σταθερά του Πλανκ (h) και σταθερά του Μπόλτσμαν (k). Η προσαρμογή του θεωρητικού του μοντέλου για την ακτινοβολία του μέλανος σώματος στα υπάρχοντα πειραματικά δεδομένα έδωσε τις τιμές: και .

O Πλανκ δημοσίευσε ένα ακόμη άρθρο με τίτλο «Σχετικά με τα στοιχειώδη κβάντα της ύλης και του ηλεκτρισμού» (Ueber die Elementarquanta der Materie und der Elektricität). Εκεί, χρησιμοποιώντας την τιμή της σταθεράς k που είχε προσδιορίσει στο προηγούμενο άρθρο, υπολογίζει τον αριθμό Αβογκάντρο από την σχέση: Ν_Α=R/k, όπου R η τότε γνωστή παγκόσμια σταθερά των αερίων, και την μάζα του ατόμου του υδρογόνου (αφού γνώριζε ότι Ν_Α άτομα υδρογόνου ζυγίζουν 1 γραμμάριο). Kαι στη συνέχεια χρησιμοποιώντας την επίσης γνωστή τιμή της σταθεράς του Φάραντεϊ F, υπολόγισε το ηλεκτρικό φορτίου του ηλεκτρονίου: , με απόκλιση περίπου 2,5% από τη σημερινή αποδεκτή τιμή. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι πειραματικές μέθοδοι προσδιορισμού του ηλεκτρικού φορτίου του ηλεκτρονίου εκείνη την εποχή, το 1900, απέκλιναν από τη σημερινή τιμή πάνω από 60%!

Η ακριβέστερη μέτρηση του φορτίου του ηλεκτρονίου, σε σχέση με τον υπολογισμό του Πλανκ έγινε μετά από 12 χρόνια, το 1913, από τον Ρόμπερτ Μίλικαν με το γνωστό πείραμα των σταγόνων λαδιού, δίνοντας την τιμή .

Ας σημειωθεί ότι ο Μίλικαν ήταν ο πρώτος που μέτρησε πειραματικά την σταθερά του Πλανκ h, χρησιμοποιώντας το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, χωρίς να πολυπιστεύει την υπόθεση των κβάντων. Στην τελική δημοσίευση του 1916 δίνει την τιμή . Η απόκλιση της σταθεράς h από την σημερινή αποδεκτή τιμή οφειλόταν σχεδόν αποκλειστικά στo σφάλμα της τιμής του ηλεκτρικού φορτίου του ηλεκτρονίου που είχε μετρήσει λίγα χρόνια πριν.

Κατηγορίες:ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

Ετικέτες: ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΜΕΛΑΝΟΣ ΣΩΜΑΤΟΣ, ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟ, ΠΛΑΝΚ, Millikan, PHYSICS, PLANCK