Contenuto
- Passaggio 1: risolvere la frequenza in termini di energia
- Passaggio 2: determinare la frequenza
- Step 3: Risolvi per l'energia
- Mancia
L'elettromagnetismo si occupa dell'interazione tra i fotoni che costituiscono le onde luminose e gli elettroni, le particelle con cui queste onde luminose interagiscono. In particolare, le onde luminose hanno determinate proprietà universali, tra cui una velocità costante, ed emettono anche energia, sebbene spesso su scala molto piccola.
L'unità fondamentale di energia in fisica è il Joule, o Newton-metro. La velocità della luce in un vaccum è 3 × 108 m / sec, e questa velocità è un prodotto di qualsiasi frequenza delle onde luminose in Hertz (il numero di onde luminose, o cicli, al secondo) e la lunghezza delle sue singole onde in metri. Questa relazione è normalmente espressa come:
c = ν × λ
Dove ν, la lettera greca nu, è frequenza e λ, la lettera greca lambda, rappresenta la lunghezza d'onda.
Nel frattempo, nel 1900, il fisico Max Planck propose che l'energia di un'onda luminosa fosse direttamente alla sua frequenza:
E = h × ν
Qui, h, giustamente, è noto come costante di Plancks e ha un valore di 6,626 × 10-34 Joule-sec.
Nel loro insieme, queste informazioni consentono di calcolare la frequenza in Hertz quando viene data energia in Joule e viceversa.
Passaggio 1: risolvere la frequenza in termini di energia
Perché c = ν × λ, ν = c / λ.
Ma E = h × ν, quindi
E = h × (c / λ).
Passaggio 2: determinare la frequenza
Se ottieni esplicitamente ν, vai al passaggio 3. Se ti viene dato λ, dividi c per questo valore per determinare ν.
Ad esempio, se λ = 1 × 10-6 m (vicino allo spettro della luce visibile), ν = 3 × 108/ 1 × 10-6 m = 3 x 1014 Hz.
Step 3: Risolvi per l'energia
Moltiplica la costante di Plancks, h, per ν per ottenere il valore di E.
In questo esempio, E = 6,626 × 10-34 Joule-sec × (3 × 1014 Hz) = 1.988 x 10-19 J.
Mancia
L'energia su piccola scala è spesso espressa in elettronvolt o eV, dove 1 J = 6.242 × 1018 eV. Per questo problema, quindi, E = (1.988 × 10-19 )(6.242 × 1018) = 1.241 eV.