Vsebina
- Max Planck je povezana z valovno dolžino fotona z energijo
- Enačba pretvorbe valovne dolžine v energijo
- Naj bodo enote naravnost
Je svetloba val ali delček? Obe hkrati in dejansko enako velja za elektrone, kot je pokazal Paul Dirac, ko je leta 1928 predstavil svojo relativistično enačbo valovne funkcije. Kot kaže, sta svetloba in materija - skoraj vse, kar sestavlja materialno vesolje - je sestavljen iz kvantov, ki so delci z valovnimi lastnostmi.
Pomemben mejnik na tej presenetljivi (takratni) ugotovitvi je bilo odkritje fotoelektričnega učinka Heinricha Hertza leta 1887. Einstein ga je leta 1905 razložil s kvantno teorijo in od takrat so fiziki to sprejeli, se lahko obnaša kot delec, je delec z značilno valovno dolžino in frekvenco, te količine pa so povezane z energijo svetlobe ali sevanja.
Max Planck je povezana z valovno dolžino fotona z energijo
Enačba pretvornika valovne dolžine prihaja od očeta kvantne teorije, nemškega fizika Maksa Plancka. Okoli leta 1900 je predstavil idejo o kvantu med študijem sevanja, ki ga oddaja črno telo, ki je telo, ki absorbira vsa sevalna sevanja.
Kvant je pomagal razložiti, zakaj takšno telo oddaja sevanje večinoma sredi elektromagnetnega spektra, ne pa v ultravijoličnem, kot napoveduje klasična teorija.
Plancsova razlaga je dejala, da svetloba sestoji iz diskretnih paketov energije, imenovanih kvant, ali fotonov in da lahko energija prevzame le diskretne vrednosti, ki so večkratnike univerzalne konstante. Konstanta, imenovana Plancksova konstanta, je predstavljena s črko h, in ima vrednost 6,63 × 10-34 m2 kg / s ali enako 6,63 × 10-34 joule-sekunde.
Planck je pojasnil, da je energija fotona oz. E, je bil rezultat njegove frekvence, ki jo vedno predstavlja grška črka nu (ν) in to novo konstanto. V matematičnem smislu: E = hν.
Ker je svetloba valovni pojav, lahko izrazite Plancsovo enačbo glede na valovno dolžino, ki jo predstavlja grška črka lambda (λ), ker je za kateri koli val hitrost prenosa enaka njegovi frekvenci, enaki njegovi valovni dolžini. Ker je hitrost svetlobe konstantna, jo označujemo s c, Enačba Plancka lahko izrazimo kot:
E = frac {hc} {λ}Enačba pretvorbe valovne dolžine v energijo
Preprosta preureditev Plancksove enačbe vam da takojšen kalkulator valovne dolžine za vsako sevanje, ob predpostavki, da poznate energijo sevanja. Formula valovne dolžine je:
λ = frac {hc} {E}Oboje h in c so konstante, zato enačba pretvorbe valovne dolžine v energijo v bistvu navaja, da je valovna dolžina sorazmerna z inverzno energijo. Z drugimi besedami, sevanje dolge valovne dolžine, ki je svetloba proti rdečemu koncu spektra, ima manj energije kot svetloba kratke valovne dolžine na vijoličnem koncu spektra.
Naj bodo enote naravnost
Fiziki merijo kvantno energijo v različnih enotah. V sistemu SI so najpogostejše energijske enote džuli, vendar so preveliki za procese, ki se dogajajo na kvantni ravni. Elektronska volta (eV) je bolj priročna enota. Njegova energija, potrebna za pospešitev posameznega elektrona s potencialno razliko 1 volta, je enaka 1,6 × 10-19 džuli.
Najpogostejše enote valovne dolžine so ångstromi (Å), kjer je 1 Å = 10-10 m. Če poznate energijo kvantov v elektronskih voltih, je najlažji način, da dobite valovno dolžino v ångstromih ali metrih, najprej energijo pretvoriti v džule. Nato ga lahko priključite neposredno v Plancsovo enačbo in uporabite 6,63 × 10-34 m2 kg / s za konstanto Plancks (h) in 3 × 108 m / s za hitrost svetlobe (c), lahko izračunate valovno dolžino.