Inhoud
Fotonen zijn kleine energiepakketten die interessant golfachtig en deeltjesachtig gedrag vertonen. Fotonen zijn beide elektromagnetische golven, zoals zichtbaar licht of röntgenstralen, maar worden ook gekwantiseerd in energie-achtige deeltjes. De energie van een foton is daarom een veelvoud van een fundamentele constante, Plancks-constante genoemd, h = 6.62607015 × 10-34 J s _._
Bereken de energie van een foton
We kunnen de energie van een foton op twee manieren berekenen. Als je de frequentie al kent, f, van het foton in Hz, gebruik dan E = hf. Deze vergelijking werd voor het eerst gesuggereerd door Max Planck, die theoretiseerde dat fotonenergie wordt gekwantiseerd. Daarom wordt deze energievergelijking soms de Plancks-vergelijking genoemd.
Een andere vorm van Plancks-vergelijking gebruikt de eenvoudige relatie die c = λ fwaar λ is de golflengte van het foton, en c is de snelheid van het licht, die constant is en 2.998 × 10 is8 Mevrouw. Als u de frequentie van het foton kent, kunt u de golflengte eenvoudig berekenen met de volgende formule: λ = c / f.
Nu kunnen we de energie van een foton berekenen met beide versies van Plancks-vergelijking: E = hf of E = hc / λ. Vaak gebruiken we de eenheden van eV, of elektronvolt, als de eenheden voor fotonenergie, in plaats van joules. Je kunt gebruiken h = 4.1357 × 10-15 eV's, wat resulteert in een redelijkere energieschaal voor fotonen.
Welke fotonen zijn energieker?
De formule maakt het heel gemakkelijk om te zien hoe de energie afhangt van de frequentie en golflengte van een foton. Laten we naar elk van de hierboven getoonde formules kijken en kijken wat ze betekenen over de fysica van fotonen.
Ten eerste, omdat de golflengte en de frequentie altijd vermenigvuldigen om een constante te zijn, en als foton A een frequentie heeft die twee keer die van foton B is, moet de golflengte van foton A 1/2 van de golflengte van foton B zijn.
Ten tweede kun je veel leren over hoe de frequentie van een foton een relatief idee van zijn energie kan geven. Omdat foton A bijvoorbeeld een hogere frequentie heeft dan foton B, weten we dat het twee keer zo energiek is. Over het algemeen kunnen we zien dat energie rechtstreeks met frequentie schaalt. Evenzo, omdat de energie van een foton omgekeerd evenredig is met zijn golflengte, is foton A, indien deze een kortere golflengte heeft dan foton B, weer energieker.
Eenvoudige Photon Energy Calculator
Het kan handig zijn om de fotonenergie snel te schatten. Omdat de relatie tussen fotongolflengte en frequentie zo eenvoudig is en de snelheid van het licht ongeveer 3 × 10 is8 m / s, en als u de grootteorde van de frequentie of golflengte van het foton kent, kunt u eenvoudig de andere grootheid berekenen.
De golflengte van zichtbaar licht is ongeveer 10 −8 meter, dus f = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 Hz. U kunt de 3 zelfs vergeten als u alleen maar een snelle schatting van de grootte probeert te krijgen. next, E = hf, dus als h is ongeveer 4 × 10 −15 eV, dan is een snelle schatting voor de energie van een zichtbaar lichtfoton E = 4 × 10 −15× 3 × 1015, of ongeveer 12 eV.
Dat is een goed getal om te onthouden voor het geval je snel wilt weten of een foton zich boven of onder het zichtbare bereik bevindt, maar deze hele procedure is een goede manier om een snelle schatting van de fotonenergie te maken. De snelle en eenvoudige procedure kan zelfs worden beschouwd als een eenvoudige fotonenergiecalculator!