Как найти длину волны фотона в вакууме - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

UCHEES.RU – помощь студентам и школьникам

В 7:34 поступил вопрос в раздел ЕГЭ (школьный), который вызвал затруднения у обучающегося.

Вопрос вызвавший трудности

Определите длину волны фотона в вакууме с энергией 1,25 эВ (1 эВ=1,6*10^19Дж).

Ответ подготовленный экспертами Учись.Ru

Для того чтобы дать полноценный ответ, был привлечен специалист, который хорошо разбирается требуемой тематике “ЕГЭ (школьный)”. Ваш вопрос звучал следующим образом: Определите длину волны фотона в вакууме с энергией 1,25 эВ (1 эВ=1,6*10^19Дж).

После проведенного совещания с другими специалистами нашего сервиса, мы склонны полагать, что правильный ответ на заданный вами вопрос будет звучать следующим образом:

ответ к заданию по физике

НЕСКОЛЬКО СЛОВ ОБ АВТОРЕ ЭТОГО ОТВЕТА:

Работы, которые я готовлю для студентов, преподаватели всегда оценивают на отлично. Я занимаюсь написанием студенческих работ уже более 4-х лет. За это время, мне еще ни разу не возвращали выполненную работу на доработку! Если вы желаете заказать у меня помощь оставьте заявку на этом сайте. Ознакомиться с отзывами моих клиентов можно на этой странице.

Хохлова Лиана Филипповна – автор студенческих работ, заработанная сумма за прошлый месяц 64 600 рублей. Её работа началась с того, что она просто откликнулась на эту вакансию

ПОМОГАЕМ УЧИТЬСЯ НА ОТЛИЧНО!

Выполняем ученические работы любой сложности на заказ. Гарантируем низкие цены и высокое качество.

Деятельность компании в цифрах:

Зачтено оказывает услуги помощи студентам с 1999 года. За все время деятельности мы выполнили более 400 тысяч работ. Написанные нами работы все были успешно защищены и сданы. К настоящему моменту наши офисы работают в 40 городах.

РАЗДЕЛЫ САЙТА

Ответы на вопросы – в этот раздел попадают вопросы, которые задают нам посетители нашего сайта. Рубрику ведут эксперты различных научных отраслей.

Полезные статьи – раздел наполняется студенческой информацией, которая может помочь в сдаче экзаменов и сессий, а так же при написании различных учебных работ.

Красивые высказывания – цитаты, афоризмы, статусы для социальных сетей. Мы собрали полный сборник высказываний всех народов мира и отсортировали его по соответствующим рубрикам. Вы можете свободно поделиться любой цитатой с нашего сайта в социальных сетях без предварительного уведомления администрации.

ЗАДАТЬ ВОПРОС

НОВЫЕ ОТВЕТЫ

Абадзехская стоянка, Даховская пещера. ..

По закону сохранения заряда каждый шарик после соприкасl..

2)прогудел первый мохнатый шмель 3) Зазвенела Прогудел 4) ..

В мілкій траві ворушаться сліди веселих, сполоханих доще
..

ПОХОЖИЕ ВОПРОСЫ

Какое отношение имеет атомный номер химического элемента к числу протонов в атомном ядре, к числу электронов в атоме?

Определите длину волны излучения атомов водорода при переходе с третьей орбиты на вторую {см. рис. 26). Какому цвету соответствует это излуче

Определите частоту излучения атома водорода при переходе электрона со второй орбиты на первую (см. рис. 26), с третьей орбиты на первую.

Рентгеновская трубка, находящаяся под напряжением 4 кВ, при силе тока 1,5 мА излучает 3*10^13 фотонов в секунду. Определите КПД трубки, если в сре

Площадка Учись.Ru разработана специально для студентов и школьников. Здесь можно найти ответы на вопросы по гуманитарным, техническим, естественным, общественным, прикладным и прочим наукам. Если же ответ не удается найти, то можно задать свой вопрос экспертам. С нами сотрудничают преподаватели школ, колледжей, университетов, которые с радостью помогут вам. Помощь студентам и школьникам оказывается круглосуточно. С Учись.Ru обучение станет в несколько раз проще, так как здесь можно не только получить ответ на свой вопрос, но расширить свои знания изучая ответы экспертов по различным направлениям науки.

2020 – 2023 – UCHEES.RU

Источник

Фотоны

Темы кодификатора ЕГЭ: фотоны, энергия фотона, импульс фотона.
Энергия фотона
Импульс фотона
Давление света
Двойственная природа света

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: фотоны, энергия фотона, импульс фотона.

В результате исследования явлений, связанных с взаимодействием света и вещества (тепловое излучение и фотоэффект), физики пришли к выводу, что свет состоит из отдельных порций энергии — фотонов. Излучение света, его распространение и поглощение происходит строго этими порциями.

Фотоны обладают энергией и импульсом и могут обмениваться ими с частицами вещества (скажем, с электронами или атомами). При этом мы говорим о столкновении фотона и частицы. При упругом столкновении фотон меняет направление движения — свет рассеивается. При неупругом столкновении фотон поглощается отдельной частицей или совокупностью частиц вещества — так происходит поглощение света.

Словом, фотон ведёт себя как частица и поэтому — наряду с электроном, протоном, нейтроном и некоторыми другими частицами — причислен к разряду элементарных частиц.

к оглавлению ▴

Энергия фотона

Выражение для энергии фотона с частотой мы уже знаем:

(1)

Часто бывает удобно работать не с обычной частотой , а с циклической частотой .

Тогда вводят другую постоянную Планка «аш с чертой»:

$h^{mkern -14mu -} = frac{displaystyle h}{displaystyle 2 pi vphantom{1^a}} = 1,05 cdot 10^{-34}$ Дж · с.

Выражение (1) для энергии фотона примет вид:

$E = h^{mkern -14mu -} omega.$

Фотон движется в вакууме со скоростью света и потому является релятивистской частицей: описывая фотон, мы должны привлекать формулы теории относительности. А там имеется такая формула для энергии тела массы , движущегося со скоростью :

$E = frac{displaystyle mc^2}{displaystyle sqrt{1 - frac{displaystyle v^2}{displaystyle c^2vphantom{1^a}}} vphantom{1^a}}.$ (2)

Если предположить, что m neq 0 , то формула (2) приводит к бессмысленному заключению: энергия фотона должна быть бесконечной. Чтобы избежать этого противоречия, остаётся признать, что масса фотона равна нулю. Формула (2) позволяет сделать и более общий вывод: только безмассовая частица может двигаться со скоростью света.

к оглавлению ▴

Импульс фотона

Обладая энергией, фотон должен обладать и импульсом. Действительно, важнейшая формула теории относительности даёт связь энергии и импульса частицы:

(3)

Для фотона, имеющего нулевую массу, эта формула сводится к простому соотношению:

E = pc.

Отсюда для импульса фотона получаем:

$p = frac{displaystyle E}{displaystyle cvphantom{1^a}} = frac{displaystyle h nu}{displaystyle cvphantom{1^a}}.$ (4)

Направление импульса фотона совпадает с направлением светового луча.

Учитывая, что отношение c/ nu есть длина волны lambda , формулу (4) можно переписать так:

$p =frac{displaystyle h}{displaystyle lambda vphantom{1^a}}.$ (5)

В видимом диапазоне наименьшими значениями энергии и импульса обладают фотоны красного света — у них самая маленькая частота (и самая большая длина волны). При движении в сторону фиолетового участка спектра энергия и импульс фотона линейно возрастают с частотой.

к оглавлению ▴

Давление света

Свет оказывает давление на освещаемую поверхность. Такой вывод был сделан Максвеллом из теоретических соображений и получил экспериментальное подтверждение в знаменитых опытах П.Н. Лебедева. Если понимать
свет как поток фотонов, обладающих импульсом , то можно легко объяснить давление света и вывести формулу Максвелла.

Предположим, что на некоторое тело падает свет частоты . Лучи направлены перпендикулярно поверхности тела; площадь освещаемой поверхности равна (рис. 1).

Рич. 1. Давление света

Пусть — концентрация фотонов падающего света, то есть число фотонов в единице объёма.

За время на нашу поверхность попадают фотоны, находящиеся внутри цилиндра высотой .

Их число равно:

При падении света на поверхность тела часть световой энергии отражается, а часть — поглощается. Пусть — коэффициент отражения света; величина r < 1 показывает, какая часть световой энергии отражается от поверхности. Соответственно, величина 1 - r — это доля падающей энергии, поглощаемая телом.

Как мы теперь знаем, энергия света пропорциональна числу фотонов. Поэтому можно написать, какое количество фотонов (из общего числа ) отразится от поверхности, а какое — поглотится ею:

$N_{o} = rN, N_{n} = (1 - r)N.$

Импульс каждого падающего фотона равен . Поглощённый фотон испытывает неупругое столкновение с телом и передаёт ему импульс . Отражённый фотон после упругого столкновения меняет направление своего импульса на противоположное, и поэтому импульс, переданный телу отражённым фотоном, равен .

Таким образом, от каждого фотона, входящего в световой поток, тело получает некоторый импульс. Вот простая и очевидная причина того, что свет оказывает давление на освещаемую поверхность.

Суммарный импульс, полученный телом от падающих фотонов, равен:

На нашу поверхность действует сила , равная импульсу, полученному телом в единицу времени:

$F = frac{displaystyle P}{displaystyle t vphantom{1^a}} = (1 + r)p frac{displaystyle N}{displaystyle tvphantom{1^a}} = (1 + r) frac{displaystyle h nu}{displaystyle cvphantom{1^a}} frac{displaystyle nSct}{displaystyle tvphantom{1^a}} = (1 + r)h nu nS.$

Давление света есть отношение этой силы к площади освещаемой поверхности:

$p_{CB} = frac{displaystyle F}{displaystyle Svphantom{1^a}} = (1 + r)h nu n.$ (6)

Выражение h nu n имеет простой физический смысл: будучи произведением энергии фотона на число фотонов в единице объёма, оно равно энергии света в единице объёма, то есть объёмной плотности энергии . Тогда соотношение (6) приобретает вид:

$p_{CB} = (1 + r)w.$

Это и есть формула для давления света, теоретически выведенная Максвеллом (в рамках классической электродинамики) и экспериментально проверенная в опытах Лебедева.

к оглавлению ▴

Двойственная природа света

В результате рассмотрения всей совокупности оптических явлений возникает естественный вопрос: что же такое свет? Непрерывно распределённая в пространстве электромагнитная волна или поток отдельных частиц — фотонов? Теория и эксперименты приводят к заключению, что оба ответа должны быть утвердительными.

1. Явления интерференции и дифракции света, характерные для любых волновых процессов, не оставляют сомнений в том, что свет есть форма волнового движения материи.

Таким образом, мы должны признать: да, свет имеет волновую природу, свет — это электромагнитная волна.

2. Однако явления взаимодействия света и вещества (например, фотоэффект) указывают на то, что свет ведёт себя как поток отдельных частиц. Эти частицы — фотоны — ведут, так сказать, самостоятельный образ жизни, обладают энергией и импульсом, участвуют во взаимодействиях с атомами и электронами. Излучение света — это рождение фотонов.

Распространение света — это движение фотонов в пространстве. Отражение и поглощение света — это соответственно упругие и неупругие столковения фотонов с частицами вещества.

Все попытки истолковать указанные явления излучения и поглощения света в рамках волновых представлений классической физики окончились неудачей. Оставалось лишь согласиться с тем, что свет имеет корпускулярную природу (от латинского слова corpusculum — маленькое тельце, частица), свет — это совокупность фотонов, мчащихся в пространстве.

Таким образом, свет имеет двойственную, корпускулярно-волновую природу — он может проявлять себя то так, то эдак. В одних явлениях (интерференция, дифракция) на передний план выходит волновая природа, и свет ведёт себя в точности как волна. Но в других явлениях (фотоэффект) доминирует корпускулярная природа, и свет ведёт себя подобно потоку частиц.

Странно всё это, не правда ли? Но что поделать — так устроена природа. Мы, люди, живём среди макроскопических тел, и наше воображение оказалось не способным полноценно представить себе явления микромира.
Природа, однако, неизмеримо шире и богаче того, что может вместить в себя человеческое воображение. Признав это и руководствуясь не столько собственным воображением, сколько наблюдениями, результатами экспериментов и весьма изощрённой математикой, люди начали успешно создавать квантовую теорию микроскопических явлений и процессов.

О некоторых парадоксальных на первый взгляд — но тем не менее подтверждённых экспериментально! — выводах квантовой теории мы поговорим в следующем листке.

Спасибо за то, что пользуйтесь нашими материалами.
Информация на странице «Фотоны» подготовлена нашими авторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам.
Чтобы успешно сдать необходимые и поступить в высшее учебное заведение или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий.
Также вы можете воспользоваться другими материалами из данного раздела.

Публикация обновлена:
07.05.2023

Источник

Длина волны фотонов говорит нам об их энергии. Итак, в этой статье мы рассмотрим, что такое длина волны фотонов и как ее найти. Начнем.

Фотоны путешествуют через электромагнитные волны. Поскольку фотон в конечном счете является частью электромагнитной волны, его длина волны будет такой же, как у электромагнитной волны. Если известны энергия и частота фотона, то по ним можно легко найти длину волны фотона.

Прежде чем мы перейдем к длине волны фотона, давайте посмотрим, что такое фотон.

Фотон:

Поскольку энергия, содержащаяся в фотонах, неделима, их часто называют энергетическими пакетами. Максвелл описал фотоны как электрические поля, перемещающиеся в пространстве. Или, другими словами, энергия фотона хранится в виде колеблющегося электрического поля, которое может колебаться на любой частоте. Таким образом квант электромагнитного излучения или энергии называется фотоном.

Фотоны — это частицы, не имеющие ни заряда, ни массы. В результате они могут путешествовать со скоростью света. Скорость электрического поля может определять скорость фотонов в свободном пространстве. Испускание фотонов возможно с помощью действия заряженных частиц и некоторых других способов, таких как радиоактивный распад.

Какова длина волны фотона?

Свойства фотонов такие же, как у электромагнитных волн. В результате каждый фотон связан со своим уникальным частота и длина волны.

Фотоны движутся волнами, как будто каждый из них едет на американских горках, которые многократно повторяют одну и ту же дорожку. Длина волны фотонной волны — это длина волны, точнее, расстояние между двумя последовательными точками одной и той же фазы волны.

На диаграмме ниже показаны три различных длины волны. Хотя фотоны не имеют цвета, они будут соответствовать свету этого конкретного цвета.

Как найти длину волны фотона?

Длина волны электрического поля или фотонной волны равна длине волны фотона.

Для определения длины волны фотона используется либо его энергия, либо частота. В результате, если какой-либо из них известен, можно легко найти длину волны фотона.

Давайте посмотрим, как найти длину волны фотона, используя частоту и энергию.

Как найти длину волны фотона с частотой?

Частота и длина волны фотона связаны друг с другом.

Длина фотонной волны дает длину волны фотонной волны. В то время как количество длин волн фотонов, которые распространяются каждую секунду, дает нам частоту фотонных волн. В результате, если длина волны фотона короткая, его частота будет высокой, и его частота будет низкой, если длина волны большая.

Поскольку одно увеличивается, а другое уменьшается, мы можем сказать, что они имеют обратную зависимость. Выведем математическое уравнение, отражающее связь между частотой фотона и длиной волны.

Для описания волны можно использовать несколько величин, таких как длина волны, период, частота и т. д. Как мы знаем, частота фотонной волны определяет количество фотонных волн, которые распространяются каждую секунду. В результате частоту фотонной волны можно рассчитать следующим образом:

………. (1)

Где f — частота фотонной волны, а T — период фотонной волны, т. е. время, за которое фотонная волна совершает один цикл.

После одного периода каждая точка волны возвращается к одному и тому же значению. Это происходит потому, что в волне за один период происходит одно колебание, и каждое колебание проходит за это время расстояние в одну длину волны.

Расстояние, пройденное любой волной в единицу времени, определяет ее скорость. Но так как волна распространяется со скоростью света, то мы обозначаем ее буквой с, и это можно определить как:

………. (2)

Из уравнений (1) и (2) можно написать:

с = 𝜆f ……….(3)

Таким образом, длина волны фотона определяется выражением:

………. (4)

Поскольку скорость света c постоянна и имеет значение 3 · 10⁸ м/с, из приведенного выше уравнения можно сделать вывод, что длина волны фотона обратно пропорциональна его частоте.

Как рассчитать длину волны фотона с заданной энергией?

Компания частота фотона связана как с его энергией, и длина волны. В результате длина волны фотона также связана с его энергией.

Длина волны фотонной волны содержит информацию о ее энергии. Фотонная волна с более короткой длиной волны будет иметь более высокую частоту и, следовательно, более высокую энергию. Точно так же фотонная волна с большей длиной волны будет иметь более низкую частоту и, следовательно, меньшую энергию.

Кроме того, в этом случае более длинная длина волны соответствует более низкой энергии волны, тогда как более короткая длина волны соответствует более высокой энергии волны. Как результат, можно утверждать, что длина волны фотонной волны и ее энергия обратно пропорциональны. С точки зрения уравнения, давайте посмотрим на связь между энергией и длиной волны фотонной волны.

По словам великого ученого Макса Планка, свет состоит из дискретных пакетов энергии, известных как кванты света, которые также известны как фотоны. Энергия света может иметь только дискретные значения. Далее Планк сказал, что энергия определяется произведением частоты фотонов на постоянную, известную как постоянная Планка. Мы можем выразить это математически следующим образом:

Е = hf ……….(5)

Где h = постоянная Планка (6.626 X 10^-34 Дж с)

Когда мы сравниваем уравнения (4) и (5), мы получаем следующее выражение для энергии:

………. (6)

Преобразовывая уравнение Планка, длина волны фотона с точки зрения энергии определяется выражением:

………. (7)

Таким образом, если энергия фотона или световой волны известна, длину волны фотона можно определить с помощью уравнения Планка.

Некоторые проблемы нахождения длины волны фотона по частоте и энергии:

Задача: Какова длина световой волны с частотой 7 х 10¹⁴ Гц?

Данные параметры:

Частота фотона f =7 X 10¹⁴ Hz

Скорость света с = 3 х 10⁸ м/с

Найти:

Длина волны фотона 𝜆 = ?

Решение:

𝜆 = с / ж

𝜆 = 3 х 10⁸ / 7 х 10¹⁴

∴ 𝜆 = 0.428 х 10^-6 m

∴ 𝜆 = 428 нм

В результате фотон с частотой 7 X 10¹⁴ Гц имеет длину волны 428 нм.

Задача: Какую длину волны будет иметь фотон, если его энергия равна 4 х 10^-15 J?

Данные параметры:

Энергия фотона E = 4 X 10^-15 J

Постоянная Планка h = 6.626 x 10^-34 Js

Скорость света с = 3 х 10⁸ м/с

Найти:

Длина волны фотона 𝜆 = ?

Решение:

𝜆 = hc / E

𝜆 = 6.626 х 10^-34 Х 3 Х 10⁸ / 4 х 10^-15

∴ 𝜆 = 5 х 10^-11 m

∴ 𝜆 = 500 нм

AВ результате фотон с энергией 4×10^-15 J имеет длину волны 500 нм.

Задача: если энергия фотона равна 2.19 × 10¹¹ ev, определите длину волны этого фотона.

Данные параметры:

Энергия фотона E = 2.19 × 10¹¹ ev

∴ Е = 2.19 × 10¹¹ Х 1.6 Х 10-19

∴ Е = 3.05 × 10^-8 Дж = 350 х 10^-10 J

Постоянная Планка h = 6.626 x 10^-34 Js

Скорость света с = 3 х 10⁸ м/с

Найти:

Длина волны фотона 𝜆 = ?

Решение:

𝜆 = hc / E

𝜆 = 6.626 х 10^-34 Х 3 Х 10⁸ / 350 х 10^-10

∴ 𝜆 = 0.056 х 10^-16 m

В результате фотон с энергией 2.19×10¹¹ ev имеет длину волны 0.056 X 10^-16 m.

Источник

Фотон
– квант света с энергией
,
где h
= 6,63∙10^–34
Дж∙с – постоянная Планка, 
– частота света.

Импульс
фотона
,
где с
= 3∙10⁸
м/с – скорость света в вакууме, 
– длина волны света.

Электрон
– отрицательно заряженная частица,
модуль заряда которой равен е
= 1,6∙10^–19
Кл, а масса равна m_е
= 9,1∙10^–31
кг.

Испускание
электронов веществом под действием
света называется фотоэффектом.
При этом можно записать соотношение,
называемое формулой Эйнштейна:

, (8.1)

где

– работа выхода электрона из вещества,

– кинетическая энергия электрона после
отрыва его от повехности вещества.

Если
частоту падающего света уменьшить до
_кр
(или увеличить длину волны до _кр),
то фотоэффект перестает наблюдаться.
Такая частота _кр
или длина волны _кр
называются красной
границей фотоэффекта.
При этом формула Эйнштейна выглядит
следующим образом:

(8.2)

Схема
для исследования фотоэффекта.

Свет
проникает через кварцевое окошко Кв
в откачанный баллон и освещает катод
К,
изготовленный из исследуемого материала.
При фотоэффекте из катода вырываются
электроны и попадают в электрическое
поле созданное батареей ЭДС, движутся
к аноду и созают фототок,
который регистрируется гальванометром
Г.
Напряжение U
между
анодом и катодом можно регулировать с
помощью потенциометра П.

Фототок
существует даже при U
= 0. Чтобы фототок прекратился, надо
приложить к аноду отрицательный
задерживающий
потенциал U_з.
При этом

(8.3)

Тогда
формула Эйнштейна изменяется:

(8.4)

При
столкновении фотона с длиной волны 
с покоящимся электроном фотон изменит
направление своего движения на угол ,
и его длина станет равной ’.
Это явление называется эффектом
Комптона.

При
этом

,
(8.5)

где
м
= 2,42 пм – называется комптоновской
длиной волны электрона.

Задача
12

Найти
энергию фотонов (в эВ), вырывающих
фотоэлектроны из металла, работа выхода
которого равна А
= 1 эВ, если максимальный импульс,
передаваемый поверхности этого металла
при вылете электрона равен Р
=
10^–24
кг∙м/с.

Решение:

Величина
импульса, переданного поверхности
металла при вылете электрона, равен
импульсу р_е
этого
электрона, кинетическая энергия которого
равна
.
Из (8.1) найдем энергию фотона

эВ.

Ответ:
4,43 эВ

Задача
13

Определить
длину волны рентгеновского излучения,
если при комптоновском рассеянии на
покоящемся электроне этого излучения
под углом θ = 60^о
частота фотона становится равной 
= 10¹⁹
Гц. (ответ дать в пм).

Решение:

Найдем
длину волны рассеянного фотона:

м (8.6)

Подставляя
(8.6) в (8.5) найдем длину волны налетающего
фотона:

Ответ:
28,8 пм

9.
Законы теплового излучения.

Спектральная
излучательная способность

(или
)
(спектральная плотность энергетической
светимости) – энергия, излученная
нагретым телом в единицу времени с
единицы площади в единичном диапазоне
частот

(или в единичном диапазоне длин волн
)

Энергетическая
светимость
–
энергия, излученная нагретым телом в
единицу времени с единицы площади во
всем диапазоне частот (или длин волн).
Графически интегрирование спектральной
излучательной способности – это
нахождение площади под кривой

или
.

Спектральная
поглощательная способность а__Т
(степень черноты) –
отношение поглощенной телом энергии к
энергии, падающей на тело (в единичном
интервале частот). У абсолютно черного
тела а__Т=
1.

Закон
Стефана-Больцмана: энергетическая
светимость абсолютно черного тела
пропорциональна абсолютной температуре
в четвертой степени, т.е.

, (9.1)

где
σ = 5,67∙10^–8
Вт/(м²К⁴)
– постоянная Стефана-Больцмана.

Для
серого тела можно записать аналогичное
выражение:

, (9.2)

где
А
–
коэффициент черноты (или коэффициент
серости).

Закон
Вина:
длина волны, на которую приходится
максимум спектральной излучательной
способности абсолютно черного тела,
обратно пропорциональна абсолютной
температуре этого тела, т.е.

, (9.3)

где
b
= 2,9∙10^–3
м∙К – постоянная Вина.

Задача
14

Поток
энергии, излучаемой из смотрового окошка
плавильной печи площадью S
равен Ф. Принимая, что отверстие печи
излучает, как черное тело определить
температуру печи. . Ф
= 100 Вт;
S
= 10 см².

Решение:

Поток
излученной энергии Ф – это энергия,
излученная телом за одну секунду. Тогда
энергетическая светимость – это
плотность потока излученной энергии,
т.е
.
Используя закон Стефана-Больцмана
(9.1), найдем температуру в печи:

Ответ:
1152 К

Задача
15

Исследование
спектра излучения некоторой звезды
показывает, что максимум спектральной
плотности энергетической светимости
соответствует длине волны λ = 100 нм.
Принимая звезду за абсолютно черное
тело определить ее энергетическую
светимость. (ГВт/м²).

Решение:

Из
закона смещения Вина (9.3) найдем абсолютную
тепреатуру поверхности звезды:

К (9.4)

Подставляя
(9.4) в (9.1) получим энергетическую
светимость:

Вт/м²

Ответ:
40,1 ГВт/м²

9-22.
Энергия излучения шара площадью S
за время t
равна W.
Найти температуру шара, считая, что
отношение энергетических светимостей
шара и абсолютно черного тела для этой
температуры равным n.
(Ответ дать в К). S
= 1 см²;
W
= 1 кДж; t
= 1с;
n
= 0,1

Ответ:
6480 К

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Фотон

Фотон — это частица света или квант света; частица с которой можно делать расчёты.

Фотоны всегда находятся в движении и в вакууме движутся с постоянной скоростью 2,998 x 10^8 м/с (это называется скоростью света и обозначается буквой c).

В марте 1905 года Эйнштейн создал квантовую теорию света, это была идея о том, что свет существует в виде крошечных частиц, которые он назвал фотонами.

Позже в том же году была расширена специальная теория относительности, в которой Эйнштейн доказал, что энергия (E) и материя (масса – m) связаны, и это соотношение стало самым знаменитым в физике: E=mc²; (напомним: c — скорость света).

Формулы фотона

Эти формулы являются наиболее важными.

Формула энергии кванта/фотона (формула Планка или Энергия кванта)

Энергия — это постоянная Планка, умноженная на частоту колебаний

E = h×v

Где:

E — энергия фотона/кванта (в Дж – джоуль),
h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
ν — частота колебаний света (в Гц – герц).

Масса фотона

m = hv/c² = h/cλ

Где:

m — масса фотона (в кг),
h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
ν — частота колебаний света (в Гц – герц),
c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
λ — длина световой волны (в метрах).

Примечание:

Фотоны всегда движутся со скоростью света. В состоянии покоя фотоны не существуют (т.е. можно сказать, что масса покоя равна нулю).

Формула массы фотона (m = h/cλ) была выведена из формулы эквивалентности массы и энергии (E = mc²), при этом было использовано также равенство с энергией Кванта (E = h×v).

Импульс фотона

p = hv/c = h/λ

Где:

p — импульс фотона (в Н•с – ньютон-секунда),
h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду),
ν — частота колебаний света (в Гц – герц),
c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
λ — длина световой волны (в метрах).

Длина волны света, период и частота

Это ещё одно соотношение, которое может быть полезным в расчётах.

λ = cT = c/v

Где:

λ — длина световой волны (в метрах),
c = 3.10^8 (это скорость света в м/с),
T — период световых колебаний (в секундах),
ν — частота колебаний света (в Гц – герц).

Пример решения задачи с данными формулами

Определите энергию фотонов красного (λк = 0,76 мкм) света.

Известно:

λк = 0,76 мкм = 0,76 × 10^(–6) м

Решение:

Формула энергии фотонов: E = h×v

Где:

h — постоянная Планка,

v — частота света; из равенства λ = c/v выходит, что v = с/λ.

Таким образом, составляем равенство:

E = h × (с/λ) = hc / λ

Вспоминаем другие данные:

c = 3.10^8 (это скорость света в м/с)

h = 6,6.10^(–34) (постоянная Планка, в Дж.с – джоуль в секунду)

E = hc / λ = ((6,6.10^(–34) Дж.с) × (3.10^8 м/с)) / (0,76 × 10^(–6) м) = 2,6 × 10^(–19) Дж

Фотон является волной?

Фотон является одновременно частицей и волной. Согласно квантовой теории света Эйнштейна, энергия фотонов (E) равняется их частоте колебаний (v), умноженной на постоянную Планка (h); т.е. эта формула выглядит так: E = h×v.

Так он доказал, что:

свет — это поток фотонов,
энергия этих фотонов — это высота их частоты колебаний,
интенсивность света соответствует количеству фотонов.

Таким образом, учёный объяснил, что поток фотонов действует и как волна, и как частица.

Узнайте также про:

Нейтрино
Теорию относительности
Магнитную индукцию
Полимер
Теорию струн

Источник

Вопрос вызвавший трудности

Ответ подготовленный экспертами Учись.Ru

Фотоны

Темы кодификатора ЕГЭ: фотоны, энергия фотона, импульс фотона.

Энергия фотона

Импульс фотона

Давление света

Двойственная природа света

Фотон:

Какова длина волны фотона?

Как найти длину волны фотона?

Как найти длину волны фотона с частотой?

Как рассчитать длину волны фотона с заданной энергией?

Задача: Какова длина световой волны с частотой 7 х 1014 Гц?

Задача: Какую длину волны будет иметь фотон, если его энергия равна 4 х 10-15 J?

Задача: если энергия фотона равна 2.19 × 1011 ev, определите длину волны этого фотона.

Формулы фотона

Формула энергии кванта/фотона (формула Планка или Энергия кванта)

Масса фотона

Импульс фотона

Длина волны света, период и частота

Пример решения задачи с данными формулами

Фотон является волной?

Вам также может понравиться

Как найти свою материнскую плату в интернете

Как найти драйвер для процессора

Как найти свой персональный код

Добавить комментарий Отменить ответ

Задача: Какова длина световой волны с частотой 7 х 10¹⁴ Гц?

Задача: Какую длину волны будет иметь фотон, если его энергия равна 4 х 10^-15 J?

Задача: если энергия фотона равна 2.19 × 10¹¹ ev, определите длину волны этого фотона.