სინათლე ტალღაა თუ ნაწილაკი? ეს ორივე ერთდროულად, და სინამდვილეში, იგივე ითქმის ელექტრონებისთვის, რაც პოლ დირაკმა აჩვენა, როდესაც მან 1928 წელს თავისი რელატივისტური ტალღის ფუნქციის განტოლება შემოიტანა. როგორც აღმოჩნდა, სინათლე და მატერია - თითქმის ყველაფერი, რაც მატერიალურ სამყაროს ქმნის - კვანტებისგან შედგება, რომლებიც ტალღის მახასიათებლების ნაწილაკებია.
მთავარი საეტაპო ამ გასაკვირი (იმ დროისთვის) დასკვნისკენ მიმავალი გზა იყო ჰაინრიხ ჰერცის მიერ ფოტოელექტრული ეფექტის აღმოჩენა 1887 წელს. აინშტაინმა იგი კვანტური თეორიის თვალსაზრისით ახსნა 1905 წელს და მას შემდეგ, ფიზიკოსებმა მიიღეს ეს, ხოლო სინათლე შეიძლება იქცეოდეს ნაწილაკი, ეს არის ნაწილაკი დამახასიათებელი ტალღის სიგრძით და სიხშირით და ეს სიდიდეები უკავშირდება სინათლის ენერგიას ან გამოსხივება.
მაქს პლანკს ფოტონთან დაკავშირებული ტალღის სიგრძე ენერგიასთან
ტალღის კონვერტორის განტოლება მომდინარეობს კვანტური თეორიის მამისგან, გერმანელი ფიზიკოსი მაქს პლანკისგან. დაახლოებით 1900 წელს მან შემოიტანა კვანტის იდეა შავი სხეულის მიერ გამოსხივებული გამოსხივების შესწავლისას, რომელიც არის სხეული, რომელიც შთანთქავს ყველა შემთხვევით გამოსხივებას.
კვანტი დაეხმარა იმის ასახსნელად, თუ რატომ ასხივებს ასეთი სხეული გამოსხივებას მეტწილად ელექტრომაგნიტური სპექტრის შუაში, ვიდრე ულტრაიისფერში, როგორც ამას კლასიკური თეორია წინასწარმეტყველებს.
პლანკის განმარტებით, სინათლე შედგება ენერგიის დისკრეტული პაკეტებისაგან, რომელსაც კვანტი ეწოდება ფოტონები და რომ ენერგიას შეეძლო მხოლოდ დისკრეტული მნიშვნელობების მიღება, რომლებიც უნივერსალის ჯერადი იყო მუდმივი მუდმივი, რომელსაც პლანკის მუდმივას უწოდებენ, ასოთი არის წარმოდგენილით, და აქვს ღირებულება 6.63 10-34 მ2 კგ / წმ ან ექვივალენტურად 6,63 10-34 ჯოულ წამში.
პლანკმა განმარტა, რომ ფოტონის ენერგია,ე, იყო მისი სიხშირის პროდუქტი, რომელიც ყოველთვის წარმოდგენილია ბერძნული ასოთი nu (ν) და ეს ახალი მუდმივა. მათემატიკური თვალსაზრისით:ე = hν.
ვინაიდან სინათლე ტალღის ფენომენია, თქვენ შეგიძლიათ გამოხატოთ პლანკის განტოლება ტალღის სიგრძის მიხედვით, წარმოდგენილი ბერძნული ასოთი lambda (λ), რადგან ნებისმიერი ტალღისთვის გადაცემის სიჩქარე ტოლია მისი სიხშირეზე თავის ტალღის სიგრძეზე. მას შემდეგ, რაც სინათლის სიჩქარე მუდმივია, აღინიშნებაგ, პლანკის განტოლება შეიძლება გამოითქვას შემდეგნაირად:
E = \ frac {hc} {λ}
ტალღის სიგრძე ენერგიის კონვერტაციის განტოლება
პლანკის განტოლების მარტივი გადანაწილება საშუალებას გაძლევთ მყისიერი ტალღის სიგრძის კალკულატორი ნებისმიერი გამოსხივებისთვის, თუ ჩავთვლით, რომ იცით რადიაციის ენერგია. ტალღის სიგრძის ფორმულაა:
λ = \ frac {hc} {E}
ორივეთდაგმუდმივებია, ამიტომ ტალღის სიგრძე ენერგიის გარდაქმნის განტოლებაში ძირითადად ნათქვამია, რომ ტალღის სიგრძე პროპორციულია ენერგიის ინვერსიის მიმართ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, გრძელი ტალღის გამოსხივება, რომელიც სინათლეა სპექტრის წითელი დაბოლოებისკენ, აქვს ნაკლები ენერგია, ვიდრე მოკლე ტალღის სიგრძის შუქზე სპექტრის იისფერ ბოლოზე.
შეინახეთ თქვენი ერთეულები სწორი
ფიზიკოსები კვანტურ ენერგიას სხვადასხვა ერთეულებში ზომავს. SI სისტემაში ყველაზე გავრცელებული ენერგეტიკული ერთეულია ჯოული, მაგრამ ისინი ძალიან დიდია პროცესებისთვის, რომლებიც კვანტურ დონეზე ხდება. ელექტრონულტ-ვოლტი (eV) უფრო მოსახერხებელი ერთეულია. ეს არის ენერგია, რომელიც საჭიროა ერთი ელექტრონის დასაჩქარებლად 1 ვოლტის პოტენციური სხვაობის საშუალებით და ის უდრის 1,6 × 10-ს-19 ჯოული
ტალღის სიგრძის ყველაზე გავრცელებული ერთეულებია ångstroms (Å), სადაც 1 Å = 10-10 მ თუ იცით კვანტის ენერგია ელექტრონულ ვოლტებში, ტალღის სიგრძის stngstroms ან მეტრებში მიღების უმარტივესი გზაა პირველ რიგში ენერგიის ჯოლად გადაქცევა. ამის შემდეგ შეგიძლიათ პირდაპირ მიამაგროთ პლანკის განტოლებაში და გამოიყენოთ 6,63 × 10-34 მ2 კგ / წმ პლანკის მუდმივისთვის (თ) და 3 108 მ / წმ სინათლის სიჩქარისთვის (გ), შეგიძლიათ გამოთვალოთ ტალღის სიგრძე.