Inhalt
- Schritt 1: Lösen Sie nach Frequenz in Bezug auf Energie
- Schritt 2: Bestimmen Sie die Frequenz
- Schritt 3: Nach Energie suchen
- Spitze
Die Elektromagnetik befasst sich mit dem Wechselspiel zwischen den Photonen, die Lichtwellen bilden, und den Elektronen, den Teilchen, mit denen diese Lichtwellen interagieren. Insbesondere haben Lichtwellen bestimmte universelle Eigenschaften, einschließlich einer konstanten Geschwindigkeit, und strahlen auch Energie aus, wenn auch oft in sehr geringem Umfang.
Die grundlegende Energieeinheit in der Physik ist das Joule oder Newtonmeter. Die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum beträgt 3 × 108 Diese Geschwindigkeit ergibt sich aus der Frequenz der Lichtwellen in Hertz (Anzahl der Lichtwellen oder Zyklen pro Sekunde) und der Länge der einzelnen Wellen in Metern. Diese Beziehung wird normalerweise ausgedrückt als:
c = ν × λ
Wobei ν, der griechische Buchstabe nu, die Frequenz ist und λ, der griechische Buchstabe Lambda, die Wellenlänge darstellt.
In der Zwischenzeit schlug der Physiker Max Planck 1900 vor, dass die Energie einer Lichtwelle direkt ihrer Frequenz entspricht:
E = h × ν
Hier ist h passend als Plancks-Konstante bekannt und hat einen Wert von 6,626 × 10-34 Joule-sec.
Zusammengenommen ermöglichen diese Informationen die Berechnung der Frequenz in Hertz, wenn Energie in Joule und umgekehrt angegeben wird.
Schritt 1: Lösen Sie nach Frequenz in Bezug auf Energie
Weil c = ν × λ ist, ist ν = c / λ.
Aber E = h × ν, also
E = h × (c / λ).
Schritt 2: Bestimmen Sie die Frequenz
Wenn Sie ν explizit erhalten, fahren Sie mit Schritt 3 fort. Wenn Sie das λ erhalten haben, dividieren Sie c durch diesen Wert, um ν zu bestimmen.
Zum Beispiel, wenn λ = 1 × 10 ist-6 m (nahe am sichtbaren Lichtspektrum), ν = 3 × 108/ 1 × 10-6 m = 3 x 1014 Hz.
Schritt 3: Nach Energie suchen
Multiplizieren Sie ν Plancks-Konstante h mit ν, um den Wert von E zu erhalten.
In diesem Beispiel ist E = 6,626 × 10-34 Joule-Sek. × (3 × 1014 Hz) = 1,988 × 10-19 J.
Spitze
Energie in kleinen Maßstäben wird oft als Elektronenvolt oder eV ausgedrückt, wobei 1 J = 6,242 × 10 ist18 eV. Für dieses Problem ist dann E = (1,988 × 10-19 )(6.242 × 1018) = 1,241 eV.