Περιεχόμενο
- Max Planck Σχετικά Photon Μήκος κύματος στην Ενέργεια
- Εύρος κύματος για την εξίσωση μετατροπής ενέργειας
- Κρατήστε τις μονάδες σας ευθεία
Είναι το φως ένα κύμα ή ένα σωματίδιο; Και τα δύο ταυτόχρονα και στην πραγματικότητα το ίδιο ισχύει και για τα ηλεκτρόνια, όπως έδειξε ο Paul Dirac όταν εισήγαγε την εξισταθμιστική εξίσωση της κυματικής λειτουργίας του το 1928. Όπως αποδεικνύεται, το φως και η ύλη - σχεδόν όλα όσα συνθέτουν το υλικό σύμπαν - αποτελείται από κβάντα, τα οποία είναι σωματίδια με χαρακτηριστικά κύματος.
Ένα σημαντικό ορόσημο στο δρόμο προς αυτό το εκπληκτικό συμπέρασμα ήταν η ανακάλυψη του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος από τον Heinrich Hertz το 1887. Ο Αϊνστάιν το εξήγησε από την άποψη της κβαντικής θεωρίας το 1905 και έκτοτε οι φυσικοί δέχθηκαν ότι, μπορεί να συμπεριφέρεται ως σωματίδιο, είναι ένα σωματίδιο με χαρακτηριστικό μήκος κύματος και συχνότητα και αυτές οι ποσότητες σχετίζονται με την ενέργεια του φωτός ή της ακτινοβολίας.
Max Planck Σχετικά Photon Μήκος κύματος στην Ενέργεια
Η εξίσωση μετατροπέα μήκους κύματος προέρχεται από τον πατέρα της κβαντικής θεωρίας, τον γερμανικό φυσικό Max Planck. Περίπου το 1900, εισήγαγε την ιδέα του κβαντικού εξετάζοντας παράλληλα την ακτινοβολία που εκπέμπεται από ένα μαύρο σώμα, το οποίο είναι ένα σώμα που απορροφά όλες τις προσπίπτουσες ακτινοβολίες.
Το κβαντικό βοήθησε να εξηγήσει γιατί ένα τέτοιο σώμα εκπέμπει ακτινοβολία ως επί το πλείστον στη μέση του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, παρά στο υπεριώδες, όπως προβλέπεται από την κλασσική θεωρία.
Η εξήγηση Plancks υποθέτει ότι το φως αποτελείται από χωριστά πακέτα ενέργειας που ονομάζονται κουτάνια ή φωτόνια και ότι η ενέργεια μπορεί να πάρει μόνο διακεκριμένες τιμές, οι οποίες ήταν πολλαπλές μιας παγκόσμιας σταθεράς. Η σταθερά, που ονομάζεται σταθερά Plancks, αντιπροσωπεύεται από το γράμμα h, και έχει τιμή 6.63 χ 10-34 Μ2 kg / s ή ισοδύναμα 6,63 × 10-34 joule-δευτερόλεπτα.
Ο Πλανκ εξήγησε ότι η ενέργεια ενός φωτονίου, μι, ήταν το προϊόν της συχνότητάς του, το οποίο αντιπροσωπεύεται πάντα από το ελληνικό γράμμα nu (ν) και αυτή η νέα σταθερά. Με μαθηματικούς όρους: μι = hν.
Δεδομένου ότι το φως είναι ένα φαινόμενο κύματος, μπορείτε να εκφράσετε την εξίσωση Plancks από την άποψη του μήκους κύματος, που αντιπροσωπεύεται από την ελληνική επιστολή lambda (λ), επειδή για οποιοδήποτε κύμα η ταχύτητα μετάδοσης είναι ίση με την συχνότητα του μήκους κύματος. Δεδομένου ότι η ταχύτητα του φωτός είναι μια σταθερά, που υποδηλώνεται από ντο, Η εξίσωση Plancks μπορεί να εκφραστεί ως:
E = frac {hc} {λ}
Εύρος κύματος για την εξίσωση μετατροπής ενέργειας
Μια απλή αναδιάταξη της εξίσωσης Plancks σας δίνει έναν άμεσο υπολογισμό για κάθε ακτινοβολία, αν υποθέσετε ότι γνωρίζετε την ενέργεια της ακτινοβολίας. Ο τύπος μήκους κύματος είναι:
λ = frac {hc} {E}Και τα δυο h και ντο είναι σταθερές, οπότε η εξίσωση μήκους κύματος προς την μετατροπή ενέργειας δηλώνει βασικά ότι το μήκος κύματος είναι ανάλογο προς το αντίστροφο της ενέργειας. Με άλλα λόγια, η ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος, που είναι ελαφριά προς το κόκκινο άκρο του φάσματος, έχει λιγότερη ενέργεια που το μικρό μήκος κύματος φωτίζει το βιολετί άκρο του φάσματος.
Κρατήστε τις μονάδες σας ευθεία
Οι φυσικοί μετρούν την κβαντική ενέργεια σε μια ποικιλία μονάδων. Στο σύστημα SI, οι συνηθέστερες μονάδες ενέργειας είναι ζεύγη, αλλά είναι πολύ μεγάλες για διαδικασίες που συμβαίνουν στο κβαντικό επίπεδο. Το ηλεκτρόνιο-βολτ (eV) είναι μια πιο βολική μονάδα. Είναι η ενέργεια που απαιτείται για την επιτάχυνση ενός μόνο ηλεκτρονίου μέσω διαφοράς δυναμικού 1 volt και ίσου με 1,6 × 10-19 joules.
Οι πιο συνηθισμένες μονάδες για το μήκος κύματος είναι τα angstroms (Å), όπου 1 Å = 10-10 Μ. Εάν γνωρίζετε την ενέργεια ενός κβαντικού σε ηλεκτρόνια, ο ευκολότερος τρόπος για να φτάσετε το μήκος κύματος σε öngstroms ή μέτρα είναι να μετατρέψετε πρώτα την ενέργεια σε joules. Στη συνέχεια, μπορείτε να την συνδέσετε απευθείας στην εξίσωση Plancks και χρησιμοποιώντας 6.63 × 10-34 Μ2 kg / s για σταθερά Plancks (h) και 3 × 108 m / s για την ταχύτητα του φωτός (ντο), μπορείτε να υπολογίσετε το μήκος κύματος.