Да ли је светлост талас или честица? Обоје је истовремено, а заправо, исто важи и за електроне, као што је показао Паул Дирац када је представио своју релативистичку једначину таласне функције 1928. године. Испоставило се да су светлост и материја - готово све што чини материјални универзум - састављене од кванта, који су честице са таласним карактеристикама.
Главни оријентир на путу до овог изненађујућег (у то време) закључка било је откриће фотоелектричног ефекта од стране Хајнриха Херца 1887. године. Ајнштајн је то објаснио у терминима квантне теорије 1905. године и од тада су то прихватили физичари, док се светлост може понашати као честица, то је честица карактеристичне таласне дужине и фреквенције, а ове величине су повезане са енергијом светлости или зрачење.
Мак Планцк је повезао таласну дужину фотона са енергијом
Једначина претварача таласних дужина потиче од оца квантне теорије, немачког физичара Макса Планцка. Око 1900. године представио је идеју кванта док је проучавао зрачење које емитује црно тело, које је тело које апсорбује све упадно зрачење.
Квант је помогао да се објасни зашто такво тело емитује зрачење углавном усред електромагнетног спектра, а не ултраљубичасто како је предвиђала класична теорија.
Планково објашњење поставило је да се светлост састоји од дискретних пакета енергије званих кванти, или фотони и да је енергија могла попримити само дискретне вредности које су вишеструке од универзалних константан. Константа, која се назива Планцкова константа, представљена је словомх, а има вредност 6,63 × 10-34 м2 кг / с или еквивалентно 6,63 × 10-34 џул-секунди.
Планцк је објаснио да енергија фотона,Е., био је производ његове учесталости, коју увек представља грчко слово ну (ν) и ову нову константу. У математичком смислу:Е. = хν.
Будући да је светлост таласни феномен, можете изразити Планцкову једначину кроз таласну дужину, представљену грчким словом ламбда (λ), јер је за било који талас брзина преноса једнака његовој фреквенцији помноженој са таласном дужином. Пошто је брзина светлости константа, означена сац, Планцкова једначина се може изразити као:
Е = \ фрац {хц} {λ}
Једначина таласне дужине у претворбу енергије
Једноставно преуређивање Планцкове једначине даје вам калкулатор тренутних таласних дужина за било које зрачење, под претпоставком да знате енергију зрачења. Формула таласне дужине је:
λ = \ фрац {хц} {Е}
Обојехицсу константе, па једначина таласне дужине у претворбу енергије у основи наводи да је таласна дужина пропорционална инверзној енергији. Другим речима, зрачење дугих таласних дужина, које је светло према црвеном крају спектра, има мање енергије од светлости кратких таласних дужина на љубичастом крају спектра.
Нека ваше јединице буду исправне
Физичари мере квантну енергију у различитим јединицама. У СИ систему су најчешће енергетске јединице џула, али су превелике за процесе који се дешавају на квантном нивоу. Електрон-волт (еВ) је погоднија јединица. То је енергија потребна за убрзање једног електрона кроз потенцијалну разлику од 1 волта и једнака је 1,6 × 10-19 џула.
Најчешће јединице таласне дужине су анстреми (А), где је 1 А = 10-10 м. Ако познајете енергију кванта у електрон-волтима, најлакши начин да добијете таласну дужину у ангел-стромима или метрима је да енергију прво претворите у џул. Затим га можете директно укључити у Планцкову једначину и помоћу 6,63 × 10-34 м2 кг / с за Планцкову константу (х) и 3 × 108 м / с за брзину светлости (ц), можете израчунати таласну дужину.