Valo on ainutlaatuinen energiamuoto siinä mielessä, että sillä on sekä hiukkasten että aaltojen ominaisuuksia. Valon perusyksikköä, jolla on tämä ”aaltopartikkelien” kaksinaisuus, kutsutaan fotoniksi. Tarkemmin sanoen fotonit ovat aaltopaketteja, jotka sisältävät tietyn aallonpituuden ja taajuuden valotyypin mukaan. Sekä aallonpituus että taajuus vaikuttavat fotonin energiaan. Siksi voit laskea yhden moolin fotonien energian joko valon aallonpituudesta tai taajuudesta.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Löytääksesi fotonin energian, kerro Planckin vakio valon nopeudella ja jaa sitten fotonin aallonpituus. Moolin fotoneja varten kerro tulos Avogadron luvulla.
Tunnista aallonpituus metreinä
Tunnista valonsäteen aallonpituus tai taajuus. Normaalisti ilmoitetaan aallonpituus nanometreinä (nm) ja muunnetaan se metreiksi energian laskemista varten. Huomaa, että taajuuden ja aallonpituuden välillä on helppo muuntaa yhtälöä, valon nopeus c on yhtä suuri kuin taajuus ja aallonpituus. Oletetaan esimerkiksi, että valolla on aallonpituus 500 nm; Muunna tämä mitta metreiksi kertomalla 10
-9. Täten 500 nm on yhtä suuri kuin 5,0 x 10-7 m.Laske fotonienergia
Korvaa tämä arvo fotonin energian yhtälöön. Fotonin energia on yhtä suuri kuin valon nopeuden tulo tai 3,0 x 108 m / s ja Planckin vakio, joka tunnetaan nimellä 6,63 x 10-34, jaettuna aallonpituudella. Siksi käyttämällä esimerkkiongelmaa fotonin energia olisi yhtä suuri kuin 3,9 x 10-19 Joule.
\ text {fotonin energia} = \ frac {ch} {\ lambda} = \ frac {(3 \ kertaa 10 ^ 8) (6,63 \ kertaa 10 ^ {- 34})} {5 \ kertaa 10 ^ {- 7 }} = 3,9 \ kertaa 10 ^ {- 19} \ teksti {joulea}
Kerro Avogadron luvulla
Kerro fotonienergiaarvo Avogadron luvulla löytääksesi yhden moolin fotoneja. Avogadron numero on molekyylien tai hiukkasten lukumäärä tietyssä aineessa yhdessä moolissa ja on yhtä suuri kuin 6,02 x 1023. Siksi edellisessä vaiheessa laskettu arvo on yhden hiukkasen energia; kertomalla se Avogadron luvulla yhden moolin energian määrittämiseksi.
(3,9 \ kertaa 10 ^ {- 19}) (6,02 kertaa 10 ^ {23}) = 2,3 kertaa 10 ^ 5 \ teksti {joulea}