Содержание
Фотоны - это небольшие пакеты энергии, которые демонстрируют интересное волнообразное и подобное частице поведение. Фотоны являются и электромагнитными волнами, такими как видимый свет или рентгеновские лучи, но также квантованы в энергии, как частицы. Следовательно, энергия фотона кратна фундаментальной постоянной, называемой постоянной Планка, час = 6.62607015 × 10-34 J s _._
Рассчитать энергию фотона
Мы можем рассчитать энергию фотона двумя способами. Если вы уже знаете частоту, е, фотона в Гц, затем используйте Е = высокочастотный, Это уравнение было впервые предложено Максом Планком, который предположил, что энергия фотонов квантуется. Поэтому иногда это уравнение энергии называют уравнением Планка.
Другая форма уравнения Планка использует простое соотношение, которое с = λ е, где λ длина волны фотона, и с скорость света, которая является постоянной и составляет 2.998 × 108 Миз. Если вы знаете частоту фотона, вы можете легко рассчитать длину волны по следующей формуле: λ = с / е.
Теперь мы можем рассчитать энергию фотона по любой версии уравнения Планка: Е = высокочастотный или же Е = hc / λ, Часто мы используем единицы эВ, или электрон-вольт, в качестве единиц для энергии фотонов, а не в джоулях. Вы можете использовать час = 4.1357 × 10-15 эВ с, что приводит к более разумной шкале энергии для фотонов.
Какие фотоны более энергичны?
Формула позволяет очень легко увидеть, как энергия зависит от частоты и длины волны фотона. Давайте посмотрим на каждую из приведенных выше формул и посмотрим, что они подразумевают под физикой фотонов.
Во-первых, поскольку длина волны и частота всегда умножаются на постоянную, если у фотона A частота, в два раза превышающая частоту фотона B, длина волны фотона A должна составлять 1/2 от длины волны фотона B.
Во-вторых, вы можете многое узнать о том, как частота фотона может дать относительное представление о его энергии. Например, поскольку фотон A имеет более высокую частоту, чем фотон B, мы знаем, что он в два раза энергичнее. В общем, мы видим, что энергия масштабируется напрямую с частотой. Точно так же, поскольку энергия фотона обратно пропорциональна его длине волны, если фотон A имеет меньшую длину волны, чем фотон B, он снова более энергичен.
Простой калькулятор энергии фотонов
Может быть полезно быстро оценить энергию фотона. Поскольку связь между длиной волны фотона и частотой очень проста, а скорость света составляет примерно 3 × 108 м / с, тогда, если вы знаете порядок величины частоты или длины волны фотона, вы можете легко вычислить другую величину.
Длина волны видимого света составляет примерно 10 −8 метров, так е = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 Гц. Вы даже можете забыть 3, если вы просто пытаетесь получить быструю оценку порядка. Следующий, Е = высокочастотный, так что если час составляет около 4 × 10 −15 эВ, то быстрая оценка энергии видимого светового фотона Е = 4 × 10 −15× 3 × 1015или около 12 эВ.
Это хорошее число для запоминания, если вы хотите быстро выяснить, находится ли фотон выше или ниже видимого диапазона, но вся эта процедура - хороший способ быстро оценить энергию фотона. Быструю и простую процедуру можно даже считать простым калькулятором энергии фотонов!