A luz é uma onda ou uma partícula? É ao mesmo tempo e, na verdade, o mesmo é verdadeiro para os elétrons, como Paul Dirac demonstrou quando introduziu sua equação de função de onda relativística em 1928. Acontece que a luz e a matéria - quase tudo que compõe o universo material - são compostas de quanta, que são partículas com características de onda.
Um marco importante no caminho para essa conclusão surpreendente (na época) foi a descoberta do efeito fotoelétrico por Heinrich Hertz em 1887. Einstein o explicou em termos da teoria quântica em 1905 e, desde então, os físicos aceitaram que, embora a luz possa se comportar como um partícula, é uma partícula com comprimento de onda e frequência característicos, e essas quantidades estão relacionadas com a energia da luz ou radiação.
Comprimento de onda do fóton relacionado com a energia de Max Planck
A equação do conversor de comprimento de onda vem do pai da teoria quântica, o físico alemão Max Planck. Por volta de 1900, ele introduziu a ideia do quantum ao estudar a radiação emitida por um corpo negro, que é um corpo que absorve toda a radiação incidente.
O quantum ajudou a explicar por que tal corpo emite radiação principalmente no meio do espectro eletromagnético, em vez de no ultravioleta, como previsto pela teoria clássica.
A explicação de Planck postulou que a luz consiste em pacotes discretos de energia chamados quanta, ou fótons, e que a energia só poderia assumir valores discretos, que eram múltiplos de uma constante. A constante, chamada de constante de Planck, é representada pela letrahe tem um valor de 6,63 × 10-34 m2 kg / s ou equivalente 6,63 × 10-34 joule-segundos.
Planck explicou que a energia de um fóton,E, foi o produto de sua frequência, que é sempre representada pela letra grega nu (ν) e esta nova constante. Em termos matemáticos:E = hν.
Como a luz é um fenômeno de onda, você pode expressar a equação de Planck em termos de comprimento de onda, representado pela letra grega lambda (λ), porque para qualquer onda, a velocidade de transmissão é igual à sua frequência vezes o seu comprimento de onda. Uma vez que a velocidade da luz é uma constante, denotada porc, A equação de Planck pode ser expressa como:
E = \ frac {hc} {λ}
Comprimento de onda para equação de conversão de energia
Um simples rearranjo da equação de Planck fornece uma calculadora instantânea de comprimento de onda para qualquer radiação, supondo que você conheça a energia da radiação. A fórmula do comprimento de onda é:
λ = \ frac {hc} {E}
Amboshecsão constantes, então o comprimento de onda para a equação de conversão de energia afirma basicamente que o comprimento de onda é proporcional ao inverso da energia. Em outras palavras, a radiação de comprimento de onda longo, que é luz na direção da extremidade vermelha do espectro, tem menos energia do que a luz de comprimento de onda curto na extremidade violeta do espectro.
Mantenha suas unidades em linha reta
Os físicos medem a energia quântica em uma variedade de unidades. No sistema SI, as unidades de energia mais comuns são os joules, mas são grandes demais para processos que acontecem no nível quântico. O elétron-volt (eV) é uma unidade mais conveniente. É a energia necessária para acelerar um único elétron através de uma diferença de potencial de 1 volt, e é igual a 1,6 × 10-19 joules.
As unidades mais comuns para comprimento de onda são ångstroms (Å), onde 1 Å = 10-10 m. Se você conhece a energia de um quantum em elétron-volts, a maneira mais fácil de obter o comprimento de onda em ångstroms ou metros é primeiro converter a energia em joules. Você pode então conectá-lo diretamente na equação de Planck, e usando 6,63 × 10-34 m2 kg / s para a constante de Planck (h) e 3 × 108 m / s para a velocidade da luz (c), você pode calcular o comprimento de onda.