광자는 작은 에너지 패킷으로, 흥미로운 파동과 입자와 같은 동작을 나타냅니다. 광자는 가시 광선이나 엑스레이와 같은 전자기파이지만 입자와 같은 에너지로 양자화됩니다. 따라서 광자의 에너지는 플랑크 상수라고하는 기본 상수의 배수입니다.h = 6.62607015 × 10-34 J.
광자의 에너지 계산
우리는 두 가지 방법으로 광자의 에너지를 계산할 수 있습니다. 이미 주파수를 알고 있다면에프, Hz 단위의 광자의 경우 다음을 사용합니다.
E = hf
이 방정식은 광자 에너지가 양자화된다는 이론을 세운 Max Planck에 의해 처음 제안되었습니다. 따라서 때때로이 에너지 방정식을 플랑크 방정식이라고합니다.
플랑크 방정식의 또 다른 형태는 다음과 같은 간단한 관계를 사용합니다.
c = \ lambda f
어디λ광자의 파장이고씨빛의 속도는 상수이고 2.998 × 10입니다.8 m / s. 광자의 주파수를 알고 있다면 다음 공식으로 파장을 쉽게 계산할 수 있습니다.
\ lambda = \ frac {c} {f}
이제 Planck 방정식의 두 버전 중 하나를 사용하여 광자의 에너지를 계산할 수 있습니다.
E = hf \ text {또는} E = \ frac {hc} {\ lambda}
종종 우리는 줄 대신 광자 에너지의 단위로 eV 또는 전자 볼트의 단위를 사용합니다. 당신이 사용할 수있는h = 4.1357 × 10-15 eV s, 결과적으로 광자에 대해보다 합리적인 에너지 스케일이 생성됩니다.
어떤 광자가 더 에너지가 있습니까?
이 공식을 사용하면 에너지가 광자의 주파수와 파장에 어떻게 의존하는지 쉽게 알 수 있습니다. 위에 표시된 각 공식을 살펴보고 그것이 광자의 물리학에 대해 의미하는 바를 살펴 보겠습니다.
첫째, 파장과 주파수는 항상 상수로 곱해지기 때문에 광자 A가 광자 B의 2 배인 주파수, 광자 A의 파장은 파장의 1/2이어야합니다. 광자 B.
둘째, 광자의 주파수가 어떻게 에너지에 대한 상대적인 아이디어를 제공 할 수 있는지에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다. 예를 들어, 광자 A는 광자 B보다 더 높은 주파수를 가지고 있기 때문에 우리는 그것이 에너지가 두 배라는 것을 압니다. 일반적으로 에너지는 주파수에 따라 직접 확장된다는 것을 알 수 있습니다. 마찬가지로 광자의 에너지는 파장과 반비례하기 때문에 광자 A가 광자 B보다 짧은 파장을 가지면 다시 더 에너지가 넘칩니다.
간단한 광자 에너지 계산기
광자 에너지를 빠르게 추정하는 것이 유용 할 수 있습니다. 광자 파장과 주파수의 관계는 매우 간단하고 빛의 속도는 대략 3 × 10이기 때문입니다.8 m / s이면 광자의 주파수 나 파장의 크기를 알고 있다면 다른 양을 쉽게 계산할 수 있습니다.
가시광 선의 파장은 약 10입니다. −8 미터, 그래서
f = 3 \ times {\ frac {10 ^ 8} {10 ^ {-7}} = 3 \ times 10 ^ {15} \ text {Hz}
빠른 규모의 추정치를 얻으려는 경우 3을 잊을 수도 있습니다. 다음으로h약 4 × 10 −15 eV, 가시 광선 광자의 에너지에 대한 빠른 추정은 다음과 같습니다.
E = 4 \ times 10 ^ {-15} \ times 3 \ times 10 ^ {15} = 12 \ text {eV}
광자가 위에 있는지 또는 위에 있는지 신속하게 파악하려는 경우 기억하기 좋은 숫자입니다. 가시 범위 아래에 있지만이 전체 절차는 광자를 빠르게 추정하는 좋은 방법입니다. 에너지. 빠르고 쉬운 절차는 간단한 광자 에너지 계산기로 간주 될 수도 있습니다!
