Was ist die ultraviolette Katastrophe?

Der Begriff "Ultraviolett-Katastrophe" bezieht sich auf ein Paradox, das im Verständnis der Wissenschaftler über die Art und Weise, wie Licht von schwarzen Körpern im thermischen Gleichgewicht emittiert wird, entstand. Nach dem klassischen Verständnis der Physik ist a Körper, der Strahlung mit dem gleichen Wert emittiert, den er von äußeren Quellen absorbiert, muss Strahlung mit immer höheren Intensitäten emittieren, wenn die Wellenlänge kürzer wird.

Das physikalische Verständnis des 19. Jahrhunderts geriet um 1900 in eine Sackgasse, als es sich als unzureichend erwies, die Art und Weise zu erklären, wie Licht von Objekten emittiert wird. Nach dem klassischen Modell sendet ein Objekt im thermischen Gleichgewicht Strahlung einer bestimmten Intensität bei allen möglichen Wellenlängen aus. Wenn die Frequenz des emittierten Lichts in der Nähe des ultravioletten Endes des Spektrums zunimmt, nehmen auch die Wellenlängen des Lichts zu, die emittiert werden müssen, um mit klassischen Modellen übereinzustimmen. Schließlich sagt das Modell voraus, dass schwarze Körper unendliche Energie mit hoher Frequenz ausstrahlen sollten.

Ein endlicher Körper kann keine unendliche Energie ausstrahlen. Dieses scheinbare Paradox wurde schließlich von Max Planck gelöst. Planck argumentierte, dass das Problem der unendlichen Strahlung einer endlichen Quelle verschwinden würde, wenn Atome in dem Energiebereich begrenzt wären, den sie emittieren durften. Er schlug vor, dass Licht nicht willkürlich emittiert werden könne, sondern nur in diskreten Paketen, die er Quanten nannte. Dies war einer der ersten Einblicke in die spätere Quantenphysik.