Гипотеза Планка. Исследуя условия теплового равновесия между веществом и излучением, ученые обнаружили серьезные расхождения между теорией и результатами экспериментов. Так, согласно электромагнитной теории Максвелла, тепловое равновесие между веществом и излучением возможно только при абсолютном нуле температуры (—273°С). Это значит, что если температура тела выше абсолютного нуля, то оно должно будет непрерывно передавать свою внутреннюю энергию электромагнитному полю, т.е. излучать электромагнитные волны, охлаждаясь до температуры абсолютного нуля. Если бы так происходило в действительности, то все тела во Вселенной, в том числе и Солнце, отдав свою энергию электромагнитному полю, давно охладились бы до температуры —273°С. Однако опыты и измерения показывают, что тепловое равновесие между веществом и излучением существует при любых температурах и создается путем излучения и поглощения телом электромагнитных волн.
В декабре 1900 года немецкий ученый Макс Планк (1858-1947) выступил в Немецком физическом обществе и, выдвинув новую гипотезу, внес серьезные поправки в теорию, которая противоречила эксперименту.
Согласно гипотезе Планка:
• Излучение электромагнитной энергии атомами не является непрерывным процессом, а носит дискретный характер. Энергия излучается малыми порциями - квантами (лат. quantum - “число, количество”). Энергия кванта (впоследствии его назвали фотоном) прямо пропорциональна частоте излученияг.
E = hv. (1)
Здесь h - коэффициент пропорциональности, постоянная Планка - основная постоянная квантовой теории, значение которой определено экспериментально:
h = 6,626 ⋅ 10-34Дж ⋅ с.