Czym jest katastrofa ultrafioletowa?

Pojęcie "katastrofa ultrafioletowa" odnosi się do paradoksu, który pojawił się w zrozumieniu przez naukowców sposobu, w jaki światło jest emitowane przez czarne ciała, które istnieją w równowadze termicznej. Według klasycznego rozumienia fizyki, ciało, które emituje promieniowanie o tej samej wartości, które absorbuje ze źródeł zewnętrznych, musi emitować promieniowanie o coraz większej intensywności, gdy długość fali skraca się.

XIX-wieczne rozumienie fizyki osiągnęło impas około roku 1900, kiedy okazało się niewystarczające, aby wyjaśnić, w jaki sposób światło jest emitowane z przedmiotów. Zgodnie z modelem klasycznym obiekt w równowadze termicznej emituje promieniowanie o danej intensywności we wszystkich możliwych długościach fal. Ponieważ częstotliwość emitowanego światła wzrasta w pobliżu ultrafioletowego końca widma, podobnie jak długości fal światła, które muszą być emitowane, aby pasowały do ​​klasycznych modeli. Ostatecznie model przewiduje, że czarne ciała powinny promieniować nieskończoną energię z dużą częstotliwością.

Skończone ciało nie może promieniować nieskończoną energią. Ten pozorny paradoks ostatecznie został rozwiązany przez Maxa Plancka. Planck uznał, że problem nieskończonego promieniowania ze skończonego źródła zniknie, jeśli atomy będą ograniczone w zakresie energii, którą mogły emitować. Zaproponował, że światło nie może być emitowane arbitralnie, ale tylko w dyskretnych pakietach, które nazwał kwantami. Był to jeden z pierwszych wglądów w to, co można nazwać fizyką kwantową.