Sadržaj
Fotoni su mali paketi energije koji pokazuju zanimljivo ponašanje poput valova i čestica. Fotoni su i elektromagnetski valovi, poput vidljive svjetlosti ili rendgenskih zraka, ali se također kvantiziraju u energiji poput čestica. Energija fotona je prema tome višestruka osnovna konstanta, koja se naziva Plancksova konstanta, h = 6.62607015 × 10-34 J s _._
Izračunajte energiju fotona
Energiju fotona možemo izračunati na dva načina. Ako već znate frekvenciju, f, fotona u Hz, a zatim upotrijebite E = HF, Ovu je jednadžbu prvi predložio Max Planck, koji je teoretizirao da se energija fotona kvantizira. Stoga se ponekad ta jednadžba energije naziva Plancksova jednadžba.
Drugi oblik jednadžbe Plancks koristi jednostavan odnos koji c = λ f, gdje λ je valna duljina fotona i c je brzina svjetlosti, koja je konstanta i iznosi 2.998 × 108 m / s. Ako znate frekvenciju fotona, lako možete izračunati valnu duljinu slijedećom formulom: λ = c / f.
Sada možemo izračunati energiju fotona po bilo kojoj verziji Plancksove jednadžbe: E = HF ili E = hc / λ, Često koristimo jedinice eV, ili elektronske volte, kao jedinice za fotonsku energiju, umjesto joula. Možeš koristiti h = 4.1357 × 10-15 eV s, što rezultira razumnijom energetskom ljestvicom za fotone.
Koji su fotoni energičniji?
Formula omogućava vrlo lako vidjeti kako energija ovisi o frekvenciji i valnoj duljini fotona. Pogledajmo svaku od gore prikazanih formula i vidimo što oni podrazumijevaju na fiziku fotona.
Prvo, zato što se valna duljina i frekvencija uvijek množe na jednaku konstantu, ako foton A ima frekvenciju koja je dva puta veća od fotona B, valna duljina fotona A mora biti 1/2 valne duljine fotona B.
Drugo, možete puno naučiti o tome kako frekvencija fotona može dati relativnu predstavu o njegovoj energiji. Na primjer, budući da foton A ima veću frekvenciju od fotona B, znamo da je dvostruko energetski. Općenito, možemo vidjeti da se energija skalira izravno s frekvencijom. Slično tome, jer je energija fotona obrnuto povezana s njegovom valnom duljinom, ako foton A ima kraću valnu duljinu od fotona B, opet je energičniji.
Jednostavan fotonski kalkulator energije
Može biti korisno brzo procijeniti energiju fotona. Jer je odnos fotonske valne duljine i frekvencije tako jednostavan, a brzina svjetlosti je otprilike 3 × 108 m / s, onda ako znate redoslijed veličine frekvencije ili valne duljine fotona, lako možete izračunati drugu količinu.
Valna duljina vidljive svjetlosti je otprilike 10 −8 metara, dakle f = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 Hz. Možete čak zaboraviti i 3 ako samo pokušavate dobiti brzu procjenu veličine. Sljedeći, E = HF, pa ako h iznosi oko 4 × 10 −15 eV, tada je brza procjena energije fotona vidljive svjetlosti E = 4 × 10 −15× 3 × 1015, ili oko 12 eV.
To je dobar broj koji treba zapamtiti u slučaju da želite brzo shvatiti je li foton iznad ili ispod vidljivog raspona, ali cijeli ovaj postupak je dobar način za brzu procjenu energije fotona. Brz i jednostavan postupak čak se može smatrati i jednostavnim kalkulatorom fotonske energije!