Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Op 14 december 1900 presenteerde Max Planck zijn formule voor hoe warme objecten licht uitzenden, waarbij hij voor het eerst gebruikmaakte van quantummechanishe ideeën.
Tegen het eind van de negentiende eeuw en het begin van de twintigste eeuw zaten natuurkundigen met een groot raadsel. Het lukte maar niemand om een theoretische verklaring te vinden voor het stralingsspectrum van een zwarte straler. Zo’n zwarte straler is een object dat alle elektromagnetische straling (zoals licht) die erop valt, absorbeert en dus niets weerkaatst. Door deze absorptie van energie wordt de temperatuur van het object warmer dan de omgeving. Het staat die warmte vervolgens af in de vorm van elektromagnetische straling (warmtestraling).
Een zwarte straler zendt straling van alle golflengtes uit, maar niet allemaal even intens. Als het object warmer wordt, neemt de intensiteit van de kortere golflengtes bijvoorbeeld toe. En daar ontstaat een probleem. Volgens de wetten van de klassieke natuurkunde zou een zwarte straler steeds meer energie moeten uitstralen naarmate de uitgezonden golflengtes korter worden. Dit betekent dat de uitgestraalde energie bij korte golflengtes uiteindelijk zelfs oneindig groot zou moeten worden. Maar oneindige energie is niet mogelijk, bovendien lieten experimenten zien dat dit niet het geval was; na een piek te hebben bereikt bij korte golflengtes, nam de energie bij nóg kortere golflengtes juist weer af.
Meer Vandaag in…
- 11 december 1972: de laatste maanlanding
- 12 december 1901: het eerste radiosignaal over de Atlantische Oceaan
- 13 december 1250: wetenschapsliefhebber Frederik II overlijdt
Energie is niet continu?
Om dit probleem op te lossen stelde de Duitse natuurkundige Max Planck een radicaal nieuw idee voor: energie kan niet zomaar elke willekeurige waarde aannemen, maar wordt uitgezonden in pakketjes (die hij quanta noemde) die alleen bepaalde, voorgeschreven hoeveelheden energie kunnen bevatten. Met deze theorie kon hij een formule ontwikkelen die perfect overeenkwam met de experimentele waarnemingen van een zwarte straler. Het probleem van de zwarte straler was opgelost. Hij presenteerde zijn idee op 14 december 1900 tijdens een lezing aan de Berlijnse Academie van Wetenschappen.
Zijn ontdekking was het startschot van de quantumrevolutie. Ironisch genoeg was Planck daar niet razendenthousiast over, quantum rijmde namelijk niet met de klassieke natuurkunde waar hij zo dol op was. In de jaren daarna publiceerde hij dan ook nauwelijks iets anders over quantum. Het waren vooral collega’s, zoals Albert Einstein en Niels Bohr, die de ideeën van Planck verder uitwerkten en de quantummechanica vormgaven. Toch was de ingeving van Planck onmisbaar voor dit proces, in 1918 kreeg hij daarom de Nobelprijs voor Natuurkunde.
Bronnen: Guardian, Britannica, NobelPrize.org