Фотони су мали пакетићи енергије који показују занимљиво понашање попут таласа и честица. Фотони су електромагнетни таласи, као што су видљива светлост или рендгенски зраци, али су такође квантизовани у енергији попут честица. Енергија фотона је према томе вишекратник основне константе, која се назива Планцкова константа,х = 6.62607015 × 10-34 Ј с.
Израчунајте енергију фотона
Енергију фотона можемо израчунати на два начина. Ако већ знате фреквенцију,ф, фотона у Хз, а затим користите:
Е = хф
Ову једначину је први предложио Мак Планцк, који је теоретизовао да се енергија фотона квантизује. Због тога се понекад ова енергетска једначина назива Планцкова једначина.
Други облик Планцкове једначине користи једноставан однос који
ц = \ ламбда ф
гдеλје таласна дужина фотона ицје брзина светлости, која је константа и износи 2.998 × 108 Госпођа. Ако знате фреквенцију фотона, можете лако израчунати таласну дужину према следећој формули:
\ ламбда = \ фрац {ц} {ф}
Сада можемо израчунати енергију фотона било којом верзијом Планцкове једначине:
Е = хф \ тект {или} Е = \ фрац {хц} {\ ламбда}
Често користимо јединице еВ или електронске волте као јединице за енергију фотона, уместо џула. Можете користитих = 4.1357 × 10-15 еВ с, што резултира разумнијом енергетском скалом за фотоне.
Који фотони су енергичнији?
Формулом је веома лако видети како енергија зависи од фреквенције и таласне дужине фотона. Погледајмо сваку од горе приказаних формула и видећемо шта оне подразумевају у вези са физиком фотона.
Прво, зато што се таласна дужина и фреквенција увек помноже на једнаку константу, ако фотон А има а фреквенција која је два пута већа од фотона Б, таласна дужина фотона А мора бити 1/2 таласне дужине фотон Б.
Друго, можете много научити о томе како фреквенција фотона може пружити релативну представу о његовој енергији. На пример, пошто фотон А има већу фреквенцију од фотона Б, знамо да је двоструко енергичнији. Генерално, можемо видети да се енергија скалира директно са фреквенцијом. Слично томе, јер је енергија фотона обрнуто повезана са његовом таласном дужином, ако фотон А има краћу таласну дужину од фотона Б, опет је енергичнији.
Једноставан калкулатор енергије фотона
Можда ће бити корисно брзо проценити енергију фотона. Јер је веза између таласне дужине и фреквенције фотона тако једноставна, а брзина светлости је отприлике 3 × 108 м / с, онда ако знате ред величине било фреквенције или таласне дужине фотона, можете лако израчунати другу величину.
Таласна дужина видљиве светлости је приближно 10 −8 метара, дакле
ф = 3 \ пута {\ фрац {10 ^ 8} {10 ^ {- 7}} = 3 \ пута 10 ^ {15} \ тект {Хз}
Можете чак и да заборавите 3 ако само покушавате да добијете брзу процену величине. Следеће, акохје око 4 × 10 −15 еВ, тада је брза процена енергије фотона видљиве светлости
Е = 4 \ пута 10 ^ {- 15} \ пута 3 \ пута 10 ^ {15} = 12 \ тект {еВ}
То је добар број за памћење у случају да желите брзо да утврдите да ли је фотон изнад или испод видљивог опсега, али цео овај поступак је добар начин за брзу процену фотона енергије. Брз и лак поступак могао би се сматрати и једноставним калкулатором енергије фотона!