Vsebina
Fotoni so majhni paketi energije, ki kažejo zanimivo vedenje valov in delcev. Fotoni so tako elektromagnetni valovi, kot so vidna svetloba ali rentgenski žarki, vendar so tudi kvantizirani z energijo kot delci. Energija fotona je torej večkratna osnovna konstanta, imenovana Plancksova konstanta, h = 6.62607015 × 10-34 J s _._
Izračunaj energijo fotona
Energijo fotona lahko izračunamo na dva načina. Če že poznate frekvenco, f, fotona v Hz, nato uporabite E = hf. To enačbo je prvi predlagal Max Planck, ki je teoretiziral, da je energija fotona kvantizirana. Zato včasih to enačbo energije imenujemo Plancsova enačba.
Druga oblika Plancsove enačbe uporablja preprost odnos, ki c = λ f, kje λ je valovna dolžina fotona in c je hitrost svetlobe, ki je konstantna in znaša 2.998 × 108 gospa. Če poznate frekvenco fotona, lahko enostavno izračunate valovno dolžino po naslednji formuli: λ = c / f.
Zdaj lahko energijo fotona izračunamo po kateri koli različici Plancksove enačbe: E = hf ali E = hc / λ. Pogosto namesto joulov uporabljamo enote eV ali elektronskih voltov kot enote za energijo fotona. Lahko uporabiš h = 4.1357 × 10-15 eV s, kar ima za posledico sprejemljivejšo energetsko lestvico za fotone.
Kateri fotoni so bolj energični?
Formula zelo enostavno vidi, kako je energija odvisna od frekvence in valovne dolžine fotona. Oglejmo si vsako od zgoraj prikazanih formul in poglejmo, kaj pomenijo o fiziki fotonov.
Prvič, ker se valovna dolžina in frekvenca vedno pomnožita na enako konstanto, če ima foton A frekvenco, dvakrat večjo od fotona B, mora biti valovna dolžina fotona A 1/2 1/2 valovne dolžine fotona B.
Drugič, lahko se naučite veliko o tem, kako lahko frekvenca fotona daje relativno predstavo o njegovi energiji. Na primer, ker ima foton A višjo frekvenco kot foton B, vemo, da je dvakrat bolj energičen. Na splošno lahko vidimo, da se energija meri le s frekvenco. Podobno je, ker je energija fotona obratno povezana z njegovo valovno dolžino, če ima foton A krajšo valovno dolžino kot foton B, je spet bolj energičen.
Preprost kalkulator energije fotona
Morda bi bilo koristno hitro oceniti energijo fotona. Ker je razmerje med fotonsko valovno dolžino in frekvenco tako preprosto, svetlobna hitrost pa je približno 3 × 108 m / s, potem, če poznate vrstni red frekvence ali valovne dolžine fotona, lahko enostavno izračunate drugo količino.
Valovna dolžina vidne svetlobe je približno 10 −8 metrov, torej f = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 Hz 3 lahko celo pozabite, če samo poskušate dobiti hitro oceno velikosti. Naslednji, E = hf, torej če h je približno 4 × 10 −15 eV, potem je hitra ocena energije fotona vidne svetlobe E = 4 × 10 −15× 3 × 1015, ali okoli 12 eV.
To je dobro, kar si morate zapomniti, če želite hitro ugotoviti, ali je foton nad ali pod vidnim območjem, vendar je ta celoten postopek dober način za hitro oceno energije fotona. Hiter in enostaven postopek lahko celo štejemo za preprost kalkulator energije fotona!