Dalga Boyu İle Enerji Nasıl Hesaplanır

Işık dalga mı yoksa parçacık mı? Paul Dirac'ın 1928'de göreli dalga fonksiyonu denklemini ortaya koyduğunda gösterdiği gibi, her ikisi de aynı anda ve aslında aynı şey elektronlar için de geçerlidir. Görünen o ki, ışık ve madde - maddi evreni oluşturan hemen hemen her şey - dalga özelliklerine sahip parçacıklar olan kuantalardan oluşuyor.

Bu şaşırtıcı (o zamanlar) sonuca giden yolda önemli bir dönüm noktası, 1887'de Heinrich Hertz tarafından fotoelektrik etkinin keşfiydi. Einstein bunu 1905'te kuantum teorisi terimleriyle açıkladı ve o zamandan beri fizikçiler, ışığın bir karakteristik bir dalga boyu ve frekansa sahip bir parçacıktır ve bu miktarlar ışığın enerjisi veya enerjisi ile ilgilidir. radyasyon.

Dalga boyu dönüştürücü denklemi, kuantum teorisinin babası Alman fizikçi Max Planck'tan geliyor. 1900 civarında, tüm gelen radyasyonu emen bir cisim olan siyah bir cisim tarafından yayılan radyasyonu incelerken kuantum fikrini ortaya attı.

Kuantum, böyle bir cismin neden klasik teorinin öngördüğü gibi ultraviyole yerine elektromanyetik spektrumun ortasında radyasyon yaydığını açıklamaya yardımcı oldu.

Planck'ın açıklaması, ışığın kuantum adı verilen ayrı enerji paketlerinden oluştuğunu ileri sürdü. fotonlar ve enerjinin yalnızca evrensel bir değerin katları olan ayrık değerler alabileceğini sabit. Planck sabiti olarak adlandırılan sabit, harfle temsil edilir.h, ve 6.63 × 10 değerine sahiptir^-34 m² kg / s veya eşdeğeri 6,63 × 10^-34 joule-saniye.

Planck, bir fotonun enerjisinin,E, her zaman Yunan harfi nu ile temsil edilen frekansının ürünüydü (ν) ve bu yeni sabit. Matematiksel olarak:E​ = ​hv​.

Işık bir dalga fenomeni olduğundan, Planck denklemini Yunanca lambda (lamda) harfiyle temsil edilen dalga boyu cinsinden ifade edebilirsiniz.λ), çünkü herhangi bir dalga için iletim hızı, frekansının dalga boyunun çarpımına eşittir. Işık hızı sabit olduğundan,c, Planck denklemi şu şekilde ifade edilebilir:

Planck denkleminin basit bir yeniden düzenlenmesi, radyasyonun enerjisini bildiğinizi varsayarak, herhangi bir radyasyon için size anında bir dalga boyu hesaplayıcısı verir. Dalga boyu formülü:

Her ikisi dehvecsabitlerdir, dolayısıyla dalga boyu enerjiye dönüşüm denklemi temel olarak dalga boyunun enerjinin tersiyle orantılı olduğunu belirtir. Başka bir deyişle, spektrumun kırmızı ucuna doğru ışık olan uzun dalga boylu radyasyon, spektrumun mor ucundaki kısa dalga boylu ışığa göre daha az enerjiye sahiptir.

Fizikçiler kuantum enerjisini çeşitli birimlerde ölçerler. SI sisteminde en yaygın enerji birimleri joule'dür, ancak bunlar kuantum seviyesinde gerçekleşen süreçler için çok büyüktür. Elektron volt (eV) daha uygun bir birimdir. 1 voltluk potansiyel farkla tek bir elektronu hızlandırmak için gereken enerjidir ve 1,6 × 10'a eşittir.^-19 joule.

Dalga boyu için en yaygın birimler angstromlardır (Å), burada 1 Å = 10^-10 m. Bir kuantumun elektron-volt cinsinden enerjisini biliyorsanız, dalga boyunu angstrom veya metre cinsinden elde etmenin en kolay yolu, önce enerjiyi joule dönüştürmektir. Daha sonra onu doğrudan Planck denklemine bağlayabilir ve 6.63 × 10 kullanarak^-34 m² Planck sabiti için kg/s (h) ve 3 × 10⁸ ışık hızı için m/s (c), dalga boyunu hesaplayabilirsiniz.