İçerik
Fotonlar, dalga gibi ilginç ve parçacık benzeri davranışlar sergileyen küçük enerji paketleridir. Fotonlar hem görünür ışık hem de röntgenler gibi elektromanyetik dalgalardır, fakat aynı zamanda enerji benzeri parçacıklar halinde ölçülürler. Bir fotonun enerjisi bu nedenle Plancks sabiti denilen temel bir sabittir. h = 6.62607015 × 10-34 J s _._
Bir Fotonun Enerjisini Hesaplayın
Bir fotonun enerjisini iki yolla hesaplayabiliriz. Frekansı zaten biliyorsanız, ffotonların Hz cinsinden E = hf. Bu denklem ilk önce foton enerjisinin nicelleştirildiğini teori yapan Max Planck tarafından önerildi. Bu nedenle, bazen bu enerji denklemine Planlar denklemi denir.
Plancks denkleminin başka bir biçimi, basit ilişkiyi kullanır. c = λ f, nerede λ fotonun dalga boyu ve c ışık hızı, sabit ve 2.998 × 108 Hanım. Fotonun frekansını biliyorsanız, dalga boyunu aşağıdaki formüle göre kolayca hesaplayabilirsiniz: λ = c / f.
Artık bir fotonun enerjisini Plancks denkleminin bir versiyonuyla hesaplayabiliriz: E = hf veya E = hc / λ. Çoğunlukla eV birimlerini veya elektron voltunu, birleştirme yerine foton enerjisi için birimler olarak kullanırız. Kullanabilirsiniz h = 4.1357 × 10-15 eV s, fotonlar için daha makul bir enerji ölçeğiyle sonuçlanır.
Hangi Fotonlar Daha Enerjik?
Formül, enerjinin bir fotonun frekansına ve dalga boyuna nasıl bağlı olduğunu görmeyi çok kolaylaştırır. Yukarıda gösterilen formüllerin her birine bakalım ve fotonların fiziği hakkında ne anlama geldiklerini görelim.
İlk olarak, dalga boyu ve frekans her zaman bir sabite eşit olacak şekilde çarpılır, çünkü foton A, foton B'nin iki katı olan bir frekansa sahipse, foton A'nın dalga boyunun foton B'nin dalga boyunun 1 / 2'si olması gerekir.
İkincisi, bir fotonun frekansının enerjisiyle ilgili göreceli bir fikir sağlayabileceği hakkında çok şey öğrenebilirsiniz. Örneğin, foton A, foton B'den daha yüksek bir frekansa sahip olduğundan, bunun iki katı enerjik olduğunu biliyoruz. Genel olarak, enerjinin doğrudan frekansla ölçeklendiğini görebiliriz. Benzer şekilde, bir fotonun enerjisi, dalga boyu ile ters orantılı olduğu için, eğer foton A, foton B'den daha kısa bir dalga boyuna sahipse, yine, daha enerjiktir.
Basit Foton Enerji Hesaplayıcısı
Foton enerjisini hızlıca tahmin etmek faydalı olabilir. Çünkü foton dalga boyu ve frekans arasındaki ilişki çok basittir ve ışık hızı yaklaşık 3 x 10'dur.8 m / s, o zaman fotonun frekansının veya dalga boyunun büyüklüğünün sırasını biliyorsanız, diğer miktarı kolayca hesaplayabilirsiniz.
Görünür ışığın dalga boyu yaklaşık 10 −8 metre, yani f = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 Hz. Hızlıca bir büyüklük tahmini siparişi almaya çalışıyorsanız 3'ü bile unutabilirsiniz. Sonraki, E = hfeğer öyleyse h yaklaşık 4 × 10 −15 eV, sonra görünür bir ışık fotonun enerjisi için hızlı bir tahmin E = 4 × 10 −15× 3 × 1015veya yaklaşık 12 eV.
Bir fotonun görünür aralığın üstünde veya altında olup olmadığını hızlıca anlamak istediğinizde hatırlanması gereken iyi bir rakamdır, ancak tüm bu prosedür foton enerjisinin hızlı bir şekilde tahmin edilmesinin iyi bir yoludur. Hızlı ve kolay prosedür, basit bir foton enerji hesaplayıcısı olarak bile düşünülebilir!