Licht ist eine einzigartige Energieform, da es Eigenschaften von Teilchen und Wellen aufweist. Die grundlegende Einheit des Lichts, die diese „Welle-Teilchen“-Dualität besitzt, wird Photon genannt. Genauer gesagt sind Photonen Wellenpakete, die je nach Lichtart eine bestimmte Wellenlänge und Frequenz enthalten. Sowohl die Wellenlänge als auch die Frequenz beeinflussen die Energie eines Photons. Daher können Sie die Energie eines Mols Photonen entweder aus der Wellenlänge oder der Frequenz des Lichts berechnen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Um die Energie eines Photons zu ermitteln, multiplizieren Sie die Planck-Konstante mit der Lichtgeschwindigkeit und teilen Sie dann durch die Wellenlänge des Photons. Für ein Mol Photonen multiplizieren Sie das Ergebnis mit der Avogadro-Zahl.
Identifizieren Sie die Wellenlänge in Metern
Identifizieren Sie die Wellenlänge oder Frequenz des Lichtstrahls. Normalerweise geben Sie die Wellenlänge in Nanometern (nm) an und wandeln sie zur Energieberechnung in Meter um. Beachten Sie, dass es einfach ist, zwischen Frequenz und Wellenlänge mit der Gleichung umzurechnen, dass die Lichtgeschwindigkeit c gleich der Frequenz mal der Wellenlänge ist. Nehmen wir beispielsweise an, dass Licht eine gegebene Wellenlänge von 500 nm hat; Konvertieren Sie diese Messung in Meter, indem Sie sie mit 10. multiplizieren
-9. Somit entspricht 500 nm 5,0 x 10-7 m.Berechnen der Photonenenergie
Setzen Sie diesen Wert in die Gleichung für die Photonenenergie ein. Die Energie eines Photons ist gleich dem Produkt der Lichtgeschwindigkeit oder 3,0 x 108 m/s und Planck-Konstante, identifiziert als 6,63 x 10-34, geteilt durch die Wellenlänge. Daher wäre die Energie eines Photons unter Verwendung des Beispielproblems gleich 3,9 x 10-19 Joule.
\text{Energie des Photons} = \frac{ch}{\lambda} = \frac{(3\times 10^8)(6.63\times 10^{-34})}{5\times 10^{-7 }}=3,9\times 10^{-19}\text{ Joule}
Mit Avogadros Zahl multiplizieren
Multiplizieren Sie den Photonenenergiewert mit der Avogadro-Zahl, um die Energie von einem Mol Photonen zu ermitteln. Die Avogadro-Zahl ist die Anzahl der Moleküle oder Partikel in einem Mol einer bestimmten Substanz und ist gleich 6,02 x 1023. Daher ist der im vorherigen Schritt berechnete Wert die Energie eines Teilchens; multiplizieren Sie es mit der Avogadro-Zahl, um die Energie eines Mols zu bestimmen.
(3,9 \times 10^{-19})( 6,02 \times 10^{23})= 2,3 \times 10^5 \text{ Joule}