Зміст
- Макс Планк, пов'язаний довжиною хвилі фотона з енергією
- Рівняння довжини хвилі до перетворення енергії
- Тримайте свої одиниці прямо
Легка хвиля чи частинка? Це одночасно, і насправді, те саме стосується електронів, як продемонстрував Пол Дірак, коли він представив своє релятивістське рівняння хвильової функції в 1928 році. Як виявляється, світло і речовина - майже все, що складається з матеріального всесвіту - складається з квантів, які є частинками з хвильовими характеристиками.
Головною орієнтиром на шляху до цього дивного (на той час) висновку було відкриття Генріха Герца в 1887 р. Фотоелектричного ефекту. Ейнштейн пояснив це з точки зору квантової теорії в 1905 році, і з того часу фізики прийняли це, хоча світло може поводитись як частинка, це частинка з характерною довжиною хвилі та частотою, і ці величини пов'язані з енергією світла або випромінювання.
Макс Планк, пов'язаний довжиною хвилі фотона з енергією
Рівняння перетворювача довжини хвилі походить від батька квантової теорії, німецького фізика Макса Планка. Близько 1900 р. Він представив ідею кванту, вивчаючи випромінювання, випромінюване чорним тілом, яке є тілом, яке поглинає все падаюче випромінювання.
Квант допоміг пояснити, чому таке тіло випромінює в основному в середині електромагнітного спектру, а не в ультрафіолеті, як передбачає класична теорія.
У поясненні Планкса висловилося, що світло складається з дискретних пакетів енергії, званих квантами, або фотонами, і що енергія могла приймати лише дискретні значення, які були кратними універсальній постійній. Константа, що називається постійною Планка, представлена буквою год, і має значення 6,63 × 10-34 м2 кг / с або еквівалентно 6,63 × 10-34 джоуль-секунд.
Планк пояснив, що енергія фотона, Е, був добуток його частоти, який завжди представлений грецькою літерою nu (ν) і ця нова константа. Математично: Е = hν.
Оскільки світло є хвильовим явищем, ви можете виразити рівняння Планка по довжині хвилі, представлене грецькою літерою лямбда (λ), оскільки для будь-якої хвилі швидкість передачі дорівнює її частоті, кратній її довжині хвилі. Оскільки швидкість світла є постійною, позначається через c, Рівняння Планка можна виразити так:
E = frac {hc} {λ}Рівняння довжини хвилі до перетворення енергії
Просте перестановка рівняння Планкса дає вам миттєвий калькулятор довжини хвилі для будь-якого випромінювання, припускаючи, що ви знаєте енергію випромінювання. Формула довжини хвилі:
λ = frac {hc} {E}І те й інше год і c є константами, тому рівняння перетворення довжини хвилі в енергію в основному визначає, що довжина хвилі пропорційна оберненню енергії. Іншими словами, випромінювання довгої хвилі, яке випромінюється до червоного кінця спектра, має менше енергії, ніж світло короткої довжини хвилі на фіолетовому кінці спектру.
Тримайте свої одиниці прямо
Фізики вимірюють квантову енергію в різних одиницях. У системі СІ найпоширенішими одиницями енергії є джоулі, але вони занадто великі для процесів, що відбуваються на квантовому рівні. Електрон-вольт (еВ) - більш зручна одиниця. Енергія, необхідна для прискорення одного електрона через різницю потенціалів в 1 вольт, а його дорівнює 1,6 × 10-19 джоулів.
Найпоширенішими одиницями довжини хвилі є ångstroms (Å), де 1 Å = 10-10 м. Якщо ви знаєте енергію кванта в електрон-вольтах, найпростіший спосіб отримати довжину хвилі в ngstroms або метрах - це спочатку перетворити енергію в джоулі. Потім ви можете підключити його безпосередньо до рівняння Планка і використовувати 6,63 × 10-34 м2 кг / с для постійної Планки (год) і 3 × 108 м / с для швидкості світла (c), можна обчислити довжину хвилі.