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광자는 에너지의 작은 패킷으로, 흥미로운 파도와 입자 같은 행동을 보입니다. 광자는 가시 광선 또는 x- 선과 같은 전자기파이지만 입자와 같은 에너지에서 양자화됩니다. 따라서 광자의 에너지는 플랑크 상수라고하는 기본 상수의 배수입니다. h = 6.62607015 × 10-34 J s _._
광자의 에너지 계산
두 가지 방법으로 광자의 에너지를 계산할 수 있습니다. 주파수를 이미 알고 있다면 에프광자의 Hz 단위로 이자형 = hf. 이 방정식은 광자 에너지가 양자화된다고 이론화 한 Max Planck에 의해 처음 제안되었습니다. 따라서 때때로이 에너지 방정식을 플랑크 스 방정식이라고합니다.
플랑크 스 방정식의 다른 형태는 씨 = λ 에프, 어디 λ 광자의 파장이며 씨 빛의 속도는 일정하며 2.998 × 10입니다.8 m / s. 광자의 주파수를 알고 있다면 다음 공식으로 파장을 쉽게 계산할 수 있습니다. λ = 씨 / 에프.
이제 플랑크 스 방정식 중 하나의 버전으로 광자의 에너지를 계산할 수 있습니다. 이자형 = hf 또는 이자형 = hc / λ. 종종 우리는 줄 (joules) 대신에 광자 에너지의 단위로 eV 또는 전자 볼트 단위를 사용합니다. 당신이 사용할 수있는 h = 4.1357 × 10-15 eV는 광자에 대해보다 합리적인 에너지 스케일을 제공합니다.
어떤 광자가 더 활발합니까?
이 공식을 통해 에너지가 광자의 주파수와 파장에 어떻게 의존하는지 쉽게 알 수 있습니다. 위에 표시된 각 공식을 살펴보고 광자의 물리학에 대해 암시하는 것이 무엇인지 봅시다.
먼저, 파장과 주파수는 항상 상수와 곱하기 때문에, 광자 A의 주파수가 광자 B의 2 배인 경우, 광자 A의 파장은 광자 B의 파장의 1/2이어야합니다.
둘째, 광자의 주파수가 에너지에 대한 상대적 아이디어를 제공 할 수있는 방법에 대해 많은 것을 배울 수 있습니다. 예를 들어, 광자 A는 광자 B보다 높은 주파수를 가지기 때문에 에너지가 두 배나 높다는 것을 알고 있습니다. 일반적으로 에너지가 주파수에 따라 직접 스케일되는 것을 볼 수 있습니다. 유사하게, 광자의 에너지는 그 파장과 반비례하기 때문에, 만약 광자 A가 광자 B보다 짧은 파장을 가지면, 그것은 더 에너지가된다.
간단한 광자 에너지 계산기
광자 에너지를 빠르게 추정하는 것이 유용 할 수 있습니다. 광자 파장과 주파수의 관계가 매우 단순하고 빛의 속도가 대략 3 × 10이기 때문에8 m / s, 광자 주파수 또는 파장의 크기 순서를 알고 있으면 다른 수량을 쉽게 계산할 수 있습니다.
가시광 선의 파장은 약 10 −8 미터, 그래서 에프 = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 Hz. 빠른 크기의 추정치를 얻으려고하면 3을 잊어 버릴 수도 있습니다. 다음, 이자형 = hf, 그래서 만약 h 약 4 × 10 −15 eV, 가시 광선 광자의 에너지에 대한 빠른 추정치는 이자형 = 4 × 10 −15× 3 × 1015또는 약 12 eV입니다.
광자가 가시 범위보다 위 또는 아래에 있는지 빠르게 알아 내고 싶을 때 기억해야 할 것이지만,이 전체 절차는 광자 에너지를 빠르게 추정하는 좋은 방법입니다. 빠르고 쉬운 절차는 간단한 광자 에너지 계산기로 간주 될 수도 있습니다!