Электромагнетизм имеет дело с взаимодействием между фотонами, составляющими световые волны, и электронами, частицами, с которыми эти световые волны взаимодействуют. В частности, световые волны обладают определенными универсальными свойствами, включая постоянную скорость, а также излучают энергию, хотя часто и в очень небольшом масштабе.
Фундаментальной единицей энергии в физике является джоуль или ньютон-метр. Скорость света в вакууме 3 × 108 м / сек, и эта скорость является произведением частоты любой световой волны в герцах (количество световых волн или циклов в секунду) и длины отдельных волн в метрах. Эти отношения обычно выражаются как:
с = \ ню \ раз \ лямбда
Где ν, греческая буква ню, обозначает частоту, а λ, греческая буква лямбда, обозначает длину волны.
Между тем, в 1900 году физик Макс Планк предположил, что энергия световой волны напрямую зависит от ее частоты:
E = h \ times \ nu
Здесь h, соответственно, известна как постоянная Планка и имеет значение 6,626 × 10.-34 Джоуль-сек.
Взятые вместе, эта информация позволяет вычислить частоту в Герцах при заданной энергии в Джоулях и наоборот.
Шаг 1: Найдите частоту с точки зрения энергии
Так как:
c = \ nu \ times \ lambda \ text {,} \ nu = \ frac {c} {\ lambda}
мы получили
E = h \ times \ frac {c} {\ lambda}
Шаг 2: Определите частоту
Если вы получили ν явно, переходите к шагу 3. Если задано λ, разделите c на это значение, чтобы определить ν.
Например, если λ = 1 × 10-6 м (близка к спектру видимого света):
\ nu = \ frac {3 \ times 10 ^ 8} {1 \ times 10 ^ {- 6}} = 3 \ times 10 ^ {14} \ text {Hz}
Шаг 3: Найдите энергию
Умножьте ν постоянную Планка h на ν, чтобы получить значение E.
В этом примере:
E = 6,626 \ times 10 ^ {- 34} \ times 3 \ times 10 ^ {14} = 1,988 \ times 10 ^ {- 19} \ text {J}