เนื้อหา
โฟตอนเป็นพลังงานห่อเล็ก ๆ ซึ่งมีพฤติกรรมคล้ายคลื่นและอนุภาคที่น่าสนใจ โฟตอนเป็นทั้งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นแสงที่มองเห็นหรือรังสีเอกซ์ แต่ยังถูกหาปริมาณในพลังงานเช่นอนุภาค พลังงานของโฟตอนจึงเป็นค่าคงที่พื้นฐานหลายค่าเรียกว่าค่าคงตัวพลังค์ ชั่วโมง = 6.62607015 × 10-34 J s _._
คำนวณพลังงานของโฟตอน
เราสามารถคำนวณพลังงานของโฟตอนได้สองวิธี ถ้าคุณรู้ความถี่แล้ว ฉจากโฟตอนในเฮิร์ตซ์จากนั้นใช้ E = HF. สมการนี้เป็นข้อเสนอแนะครั้งแรกโดย Max Planck ผู้ตั้งทฤษฎีว่าพลังงานโฟตอนนั้นถูกหาปริมาณ ดังนั้นบางครั้งสมการพลังงานนี้เรียกว่าสมการพลังค์
อีกรูปแบบหนึ่งของสมการพลังค์ใช้ความสัมพันธ์อย่างง่ายที่ ค = λ ฉที่ไหน λ คือความยาวคลื่นของโฟตอนและ ค คือความเร็วของแสงซึ่งเป็นค่าคงที่และเป็น 2.998 × 108 นางสาว. หากคุณทราบความถี่ของโฟตอนคุณสามารถคำนวณความยาวคลื่นได้อย่างง่ายดายด้วยสูตรต่อไปนี้: λ = ค / ฉ.
ตอนนี้เราสามารถคำนวณพลังงานของโฟตอนได้ด้วยสมการของพลังค์ทั้งสองรุ่น: E = HF หรือ E = hc / λ. บ่อยครั้งที่เราใช้หน่วยของ eV หรืออิเล็กตรอนโวลต์เป็นหน่วยสำหรับพลังงานโฟตอนแทนที่จะเป็นจูล คุณสามารถใช้ได้ ชั่วโมง = 4.1357 × 10-15 eV s ซึ่งส่งผลให้ระดับพลังงานที่เหมาะสมสำหรับโฟตอน
โฟตอนใดที่มีพลังมากกว่า
สูตรทำให้ง่ายมากที่จะดูว่าพลังงานขึ้นอยู่กับความถี่และความยาวคลื่นของโฟตอน ให้ดูแต่ละสูตรที่แสดงด้านบนและดูสิ่งที่พวกเขาบอกเป็นนัยเกี่ยวกับฟิสิกส์ของโฟตอน
ข้อแรกเนื่องจากความยาวคลื่นและความถี่คูณด้วยค่าคงที่เสมอกันถ้าโฟตอน A มีความถี่ที่เป็นโฟตอน B สองเท่าความยาวคลื่นของโฟตอน A ต้องเท่ากับ 1/2 ของความยาวคลื่นของโฟตอน B
ประการที่สองคุณสามารถเรียนรู้มากมายเกี่ยวกับความถี่ของโฟตอนที่สามารถให้ความคิดเกี่ยวกับพลังงานของมันได้ ตัวอย่างเช่นเนื่องจากโฟตอน A มีความถี่สูงกว่าโฟตอน B เราจึงรู้ว่ามันมีพลังเป็นสองเท่า โดยทั่วไปแล้วเราจะเห็นว่าพลังงานมีการปรับตามความถี่โดยตรง ในทำนองเดียวกันเนื่องจากพลังงานของโฟตอนมีความสัมพันธ์แบบผกผันกับความยาวคลื่นของมันถ้าโฟตอน A มีความยาวคลื่นสั้นกว่าโฟตอน B มันจึงมีพลังมากขึ้น
เครื่องคำนวณพลังงานโฟตอนอย่างง่าย
มันอาจมีประโยชน์ในการประมาณพลังงานโฟตอนอย่างรวดเร็ว เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นโฟตอนและความถี่นั้นง่ายมากและความเร็วของแสงประมาณ 3 × 108 m / s ดังนั้นถ้าคุณทราบลำดับความสำคัญของความถี่หรือความยาวคลื่นของโฟตอนคุณสามารถคำนวณปริมาณอื่น ๆ ได้อย่างง่ายดาย
ความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นคือประมาณ 10 −8 เมตรดังนั้น ฉ = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 เฮิร์ตซ์ คุณสามารถลืม 3 ได้ถ้าคุณแค่พยายามหาลำดับความสำคัญของการคำนวณแบบย่อ ต่อไป, E = HFดังนั้นถ้า ชั่วโมง ประมาณ 4 × 10 −15 eV ดังนั้นการประมาณค่าพลังงานของโฟตอนแสงที่มองเห็นได้อย่างรวดเร็วก็คือ E = 4 × 10 −15× 3 × 1015หรือประมาณ 12 eV
มีจำนวนที่ดีที่ต้องจำในกรณีที่คุณต้องการทราบอย่างรวดเร็วว่าโฟตอนอยู่เหนือหรือใต้ช่วงที่มองเห็นได้ แต่ขั้นตอนทั้งหมดนี้เป็นวิธีที่ดีในการประมาณพลังงานโฟตอนอย่างรวดเร็ว ขั้นตอนที่ง่ายและรวดเร็วนั้นอาจถือได้ว่าเป็นเครื่องคำนวณพลังงานโฟตอนอย่างง่าย ๆ !