Was versteht man unter Energiequantisierung?

Die Quantisierung von Energie bezieht sich auf die Absorption oder Emission von Energie in diskreten Paketen oder Quanten. Wenn die Intensität der elektromagnetischen Energie zu- oder abnimmt, steigt oder fällt sie von einer quantisierten Ebene zu einer anderen , anstatt einer glatten und kontinuierlichen Kurve zu folgen. Die Quantisierung von Energie, auch als "Quantentheorie" bekannt, beschreibt, wie Energie nur in Vielfachen einer kleinstmöglichen Energieeinheit, die als "Quantum" bezeichnet wird, verloren oder gewonnen werden kann.

Die Quantenhypothese wurde erstmals 1900 von dem deutschen Physiker Max Planck eingeführt. Seine Theorie wurde vorgestellt, um zu erklären, warum die sich ändernden Energieniveaus, die von der Oberfläche eines erhitzten Körpers emittiert werden, keiner glatten relativen Kurve folgten dem Grad der Temperaturänderung dieses Körpers. Dies war mit den klassischen Gesetzen der Physik nicht zu erklären. Planck entwickelte ein mathematisches Modell, das die quantisierte Änderung der Energieemission oder -absorption beschrieb, die auf einer Konstanten beruhte, die heute als "Planck-Konstante" bekannt ist.

1905 verwendete Albert Einstein die Planck-Konstante, um die Formel "E = hf" zu entwickeln, um das quantisierte Energieniveau eines Photons zu bestimmen, das sich in einem Lichtstrahl bewegt. In Einsteins Formel steht "E" für die in einem einzelnen Photon enthaltene Energie, "h" ist die Plancksche Konstante und "f" ist die Frequenz des Photons.

Als Planck 1900 zum ersten Mal die Quantentheorie einführte, war ihm nicht klar, dass dies zu einer grundlegenden Veränderung des Verständnisses von Energie und der physikalischen Welt durch die Wissenschaft führen würde. Die Anwendung der Planckschen Konstanten führte auch zur Entwicklung der integrierten Schaltungen und Transistoren, die in der modernen Technik eine bedeutende Rolle spielen.