Inhoud
- Stap 1: Oplossen voor frequentie in termen van energie
- Stap 2: Bepaal de frequentie
- Stap 3: Oplossen voor energie
- Tip
Elektromagnetica behandelt het samenspel tussen de fotonen die lichtgolven vormen en elektronen, de deeltjes waarmee deze lichtgolven interageren. Meer in het bijzonder hebben lichtgolven bepaalde universele eigenschappen, waaronder een constante snelheid, en stralen ook energie uit, zij het vaak op zeer kleine schaal.
De fundamentele eenheid van energie in de fysica is de Joule of Newton-meter. De snelheid van het licht in een vaccin is 3 × 108 m / sec, en deze snelheid is een product van elke frequentie van lichtgolven in Hertz (het aantal lichtgolven of cycli per seconde) en de lengte van de afzonderlijke golven in meters. Deze relatie wordt normaal uitgedrukt als:
c = ν × λ
Waar ν, de Griekse letter nu, frequentie is en λ, de Griekse letter lambda, golflengte vertegenwoordigt.
Ondertussen, in 1900, stelde de natuurkundige Max Planck voor dat de energie van een lichtgolf rechtstreeks op zijn frequentie komt:
E = h × ν
Hier staat h, toepasselijk, bekend als Plancks-constante en heeft deze een waarde van 6,626 × 10-34 Joule-sec.
Samengevat maakt deze informatie het mogelijk de frequentie in Hertz te berekenen wanneer energie in Joule wordt gegeven en omgekeerd.
Stap 1: Oplossen voor frequentie in termen van energie
Omdat c = ν × λ, ν = c / λ.
Maar E = h × ν, dus
E = h × (c / λ).
Stap 2: Bepaal de frequentie
Als u expliciet ν krijgt, ga je verder met stap 3. Als de λ wordt gegeven, deel je c door deze waarde om ν te bepalen.
Bijvoorbeeld als λ = 1 × 10-6 m (dicht bij het zichtbare lichtspectrum), v = 3 × 108/ 1 × 10-6 m = 3 x 1014 Hz.
Stap 3: Oplossen voor energie
Vermenigvuldig ν Plancks constant, h, met ν om de waarde van E te krijgen.
In dit voorbeeld is E = 6.626 × 10-34 Joule-sec × (3 × 1014 Hz) = 1,988 x 10-19 J.
Tip
Energie op kleine schaal wordt vaak uitgedrukt als elektron-Volt, of eV, waarbij 1 J = 6.242 × 1018 eV. Voor dit probleem is E = (1.988 × 10-19 )(6.242 × 1018) = 1.241 eV.