Gaisma ir unikāla enerģijas forma, jo tā parāda gan daļiņu, gan viļņu īpašības. Gaismas pamatvienību, kurai piemīt šī “viļņu daļiņu” dualitāte, sauc par fotonu. Precīzāk, fotoni ir viļņu paketes, kas atkarībā no gaismas veida satur noteiktu viļņa garumu un frekvenci. Gan viļņa garums, gan frekvence ietekmē fotona enerģiju. Tāpēc jūs varat aprēķināt viena fotona mola enerģiju no gaismas viļņa garuma vai frekvences.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Lai atrastu fotona enerģiju, reiziniet Plankas konstanti ar gaismas ātrumu, pēc tam daliet ar fotona viļņa garumu. Par fotonu molu rezultātu reiziniet ar Avogadro skaitli.
Identificējiet viļņu garumu metros
Nosakiet gaismas kūļa viļņa garumu vai frekvenci. Jūs parasti norādāt viļņa garumu nanometros (nm) un enerģijas aprēķināšanas nolūkos pārvēršat to skaitītājos. Ņemiet vērā, ka, izmantojot vienādojumu, ir viegli pārveidot starp frekvenci un viļņa garumu, gaismas ātrums c ir vienāds ar frekvenci un viļņa garumu. Piemēram, pieņemsim, ka gaismas viļņa garums ir 500 nm; pārvērš šo mērījumu metros, reizinot ar 10
-9. Tādējādi 500 nm ir vienāds ar 5,0 x 10-7 m.Aprēķiniet fotonu enerģiju
Aizstāj šo vērtību fotonu enerģijas vienādojumā. Fotona enerģija ir vienāda ar gaismas ātruma reizinājumu vai 3,0 x 108 m / s un Plankas konstante, kas identificēta kā 6,63 x 10-34, dalīts ar viļņa garumu. Tāpēc, izmantojot problēmas piemēru, fotona enerģija būtu vienāda ar 3,9 x 10-19 Džouls.
\ text {fotona enerģija} = \ frac {ch} {\ lambda} = \ frac {(3 reizes 10 ^ 8) (6,63 reizes 10 ^ {- 34})} {5 \ reizes 10 ^ {- 7 }} = 3,9 \ reizes 10 ^ {- 19} \ teksts {Džoils}
Reizināt ar Avogadro skaitli
Reiziniet fotonu enerģijas vērtību ar Avogadro skaitli, lai atrastu viena fotonu mola enerģiju. Avogadro skaitlis ir molekulu vai daļiņu skaita daudzums vienā konkrētas vielas molā un ir vienāds ar 6,02 x 1023. Tāpēc iepriekšējā solī aprēķinātā vērtība ir vienas daļiņas enerģija; reiziniet to ar Avogadro skaitli, lai noteiktu viena mola enerģiju.
(3,9 \ reizes 10 ^ {- 19}) (6,02 \ reizes 10 ^ {23}) = 2,3 reizes 10 ^ 5 \ teksts {joules}