(natuurk.) is de naam van een thans veel-omvattende theorie, welke is opgebouwd op een belangrijke hypothese van Max Planck, opgesteld in 1900 ten behoeve van een verklaring der stralingsverschijnselen. Voordien werd steeds aangenomen, dat de energie continu verdeeld kon worden, op grond van de dagelijksche ervaring.
De mechanica was geheel in overeenstemming daarmede opgebouwd. Blijkbaar is deze opvatting ook juist zoolang men macroscopisch werkt, zoolang men dus te maken heeft met relatief groote lichamen en energieën.
Zoodra men echter het microscopische gebeuren gaat bestudeeren, gelijk bijv. de toestanden in het inwendige der atomen en de fijnere structuur der stralingsverschijnselen, dan blijken de macroscopische wetten, gelijk deze in de klassieke mechanica zijn opgesteld, niet langer geldig te zijn.De natuurkunde in de vorige eeuw was niet in staat een, met de ervaring in overeenstemming zijnde, theorie van de straling te geven, althans niet van het hoofdprobleem der straling: de zgn. zwarte straling. Hieronder verstaat men den evenwichtstoestand der warmtestraling, die zich in een holle ruimte bevindt, waarvan de wanden gevormd worden door lichamen, welke alle dezelfde temp. bezitten. In een dgl. ruimte zal, door de overal gelijke wandtemperatuur, een toestand van evenwicht optreden, waarbij in elk punt een bepaalde hoeveelheid energie van een bep. golflengte aanwezig is, welke afhangt van de temp. en van de golflengte der straling. Het probleem bestaat nu daarin, een wiskundige uitdrukking te geven voor de grootte van deze energie in afhankelijkheid van temp. en golflengte. Daar de warmtestraling een electromagnetische straling is, betreft het hier een probleem, waarbij zoowel de thermodynamica als de electrodynamica een rol spelen. De kwestie scheen onoplosbaar, tot Planck aantoonde, dat de gevraagde formule kan worden afgeleid, indien wordt aangenomen, dat stralingsenergie van ieder trillingsgetal v slechts in geheele veelvouden van een elementair energiequantum ε = h v geëmitteerd en geabsorbeerd kan worden.
Daarbij is h een universeele constante, de zgn. constante van Planck (➝ Constante van Planck), waarvan de grootte later bepaald werd als te zijn 6,55 x 10-27 erg sec (dimensie = energie x tijd). Deze gewaagde hypothese, welke door het succes gerechtvaardigd werd, beteekent een diep ingrijpen in het natuurkundig denken. Immers de door een stralingsbron uitgezonden golf-energie schijnt zich toch continu in de ruimte te verdeelen en te verdunnen, terwijl men toch moet aannemen, dat deze energie in elk punt slechts in bepaalde hoeveelheden (quanten) van eindige grootte wordt geabsorbeerd. Op deze wijze komt men dus tot een atomistische structuur van de energie.
De quantenhypothese speelt thans een groote rol in de verklaring der natuurkundige verschijnselen. De eenvoudigste toepassing is die op den harmonischen oscillator, bijv. een om een vast punt trillend electron. De „h-censuur” is hier zoodanig, dat de energie van den oscillator slechts een bepaalde reeks van waarden kan bezitten: zij kan bedragen hv, 2hv, 3hv, 4hv, enz., in het algemeen nhv (v = frequentie van den oscillator), waarbij n een geheel getal voorstelt, het zgn. quantengetal. Een tusschenliggende waarde voor de energie is onbestaanbaar. De oscillator kan dus ook slechts bepaalde bewegingen uitvoeren. In strijd met de klassieke electrodynamica neemt men aan, dat de oscillator bij zulk een beweging geen straling uitzendt.
Straalt de oscillator energie uit, dan beteekent dit, dat de oscillator overgaat van een toestand met energie W1 = N1hv naar een toestand met energie W2 = N2hv. Het verschil W1-W2 = (n1-n2)hv wordt in den vorm van straling geëmitteerd. Deze overgangen moet men zich blijkbaar plotseling voorstellen. [De nieuwere quantentheorie geeft voor de energie eenigszins andere waarden, nl. W = (n + ½)hv.] De grootste beteekenis heeft de quantenhypothese gekregen door haar toepassing op de atoomtheorie, hetgeen door Niels ➝ Bohr geschiedde in 1913. Volgens Bohr wentelen in het atoom de negatieve electronen in constante banen om de positieve kern. Niet elke willekeurige beweging is mogelijk, de energie kan slechts bepaalde discrete waarden hebben.
Overgang van de eene baan naar de andere beteekent verandering in den energie-toestand van het electron. Valt het electron van een hoogere (energie = W1) naar een lagere (W2) baan, dan wordt een straling geëmitteerd, waarvan het trillingsgetal v bepaald wordt door hv = W1-W2 dus v = W1-W2/h. Op soortgelijke wijze vindt ook de absorptie van straling door het atoom plaats. Voor de verdere beteekenis van de quantentheorie op dit gebied zij verwezen naar de atoomtheorie.
De q. leidt ook tot een merkwaardige opvatting omtrent het wezen van het licht. Verschijnselen als buiging en breking van het licht kunnen alleen verklaard worden aan de hand van de golftheorie van het licht. Andere verschijnselen (als het licht-electrisch effect) laten zich alleen verklaren als men aanneemt, dat het licht is opgebouwd uit zgn. lichtpakketjes, elk met een energie = hv (een soort corpusculaire opvatting van het licht dus). Men komt zoo tot een dualistische opvatting over het wezen van het licht (zie ook ➝ Licht). Voor de latere ontwikkeling (sedert 1925) der quantentheorie zie ➝ Golfmechanica en ➝ Quantenmechanica. Lit.: de hoofdstukken over q. en atoomtheorie in de grootere handboeken der natuurkunde, als Grimsehl; Müller-Pouillet; Handb. der Physik. Voorts de werken over atoomtheorie, bijv.
Sommerfeld, Atomtheorie und Spektrallinien (1931). Een meer elementaire uiteenzetting vindt men bijv. in Kramers-Holst, De bouw der Atomen (21936); Gorter en Rutgers, Het systeem der chemische elementen volgens de moderne atoomtheorie (1934).
Borghouts.