Licht is een unieke vorm van energie omdat het eigenschappen van zowel deeltjes als golven vertoont. De fundamentele eenheid van licht die deze dualiteit van "golf-deeltjes" heeft, wordt een foton genoemd. Meer specifiek zijn fotonen golfpakketten die een bepaalde golflengte en frequentie bevatten, afhankelijk van het type licht. Zowel de golflengte als de frequentie beïnvloeden de energie van een foton. Daarom kun je de energie van één mol fotonen berekenen uit de golflengte of frequentie van het licht.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Om de energie van een foton te vinden, vermenigvuldigt u de constante van Planck met de lichtsnelheid en deelt u deze vervolgens door de golflengte van het foton. Voor een mol fotonen vermenigvuldig je het resultaat met het getal van Avogadro.
Identificeer de golflengte in meters
Identificeer de golflengte of frequentie van de lichtstraal. Normaal gesproken geeft u de golflengte aan in nanometers (nm) en rekent u deze om naar meters voor energieberekeningsdoeleinden. Merk op dat het gemakkelijk is om frequentie en golflengte om te zetten met behulp van de vergelijking, de lichtsnelheid, c, is gelijk aan de frequentie maal de golflengte. Neem bijvoorbeeld aan dat licht een bepaalde golflengte van 500 nm heeft; converteer deze meting naar meters door te vermenigvuldigen met 10
-9. Dus 500 nm is gelijk aan 5,0 x 10-7 m.Bereken fotonenergie
Vervang deze waarde in de vergelijking voor de energie van foton. De energie van een foton is gelijk aan het product van de lichtsnelheid, oftewel 3,0 x 108 m/s en de constante van Planck, geïdentificeerd als 6,63 x 10-34, gedeeld door de golflengte. Daarom zou, met behulp van het voorbeeldprobleem, de energie van een foton gelijk zijn aan 3,9 x 10-19 joule.
\text{energie van foton} = \frac{ch}{\lambda} = \frac{(3\times 10^8)(6.63\times 10^{-34})}{5\times 10^{-7 }}=3.9\times 10^{-19}\text{ Joule}
Vermenigvuldigen met het getal van Avogadro
Vermenigvuldig de foton-energiewaarde met het getal van Avogadro om de energie van één mol fotonen te vinden. Het getal van Avogadro is de hoeveelheid van het aantal moleculen of deeltjes in één mol van een bepaalde stof en is gelijk aan 6,02 x 1023. Daarom is de in de vorige stap berekende waarde de energie van één deeltje; vermenigvuldig het met het getal van Avogadro om de energie van één mol te bepalen.
(3.9 \times 10^{-19})( 6.02 \times 10^{23})= 2.3 \times 10^5 \text{ joules}