Foton Momentumu Hesaplama

Bir fotonun momentumunu ve enerjisini bulun.

Sonuç

1.3252e-27 kg·m/s
2,4797 eV

Nasıl hesaplanır?

Momentum p = h / λ, enerji ise E = h × c / λ ile bulunur. Dalga boyu λ nanometre olarak girilir ve araç içinde metreye (×10⁻⁹) çevrilir. Sabitler tam SI değerleridir: h = 6,62607015×10⁻³⁴ J·s ve c = 299.792.458 m/s. Momentum kg·m/s cinsinden, dört ondalıklı bilimsel gösterimle yazılır; enerji, eV başına 1,602176634×10⁻¹⁹ J'e bölünür ve dört ondalıklı elektronvolt olarak gösterilir.

Dalga boyu sıfırdan büyük olmalıdır, yoksa sonuç çıkmaz. Araç fotonu boşlukta ele alır; bir ortamda dalga boyu ve ışık hızı değişir, bu yüzden boşluk dalga boyunu girin.

Örnek hesaplama

λ = 500 nm olan yeşil ışık, yani 5×10⁻⁷ m. Momentum: 6,62607015×10⁻³⁴ / 5×10⁻⁷ = 1.3252e-27 kg·m/s. Joule cinsinden enerji: h × c / λ yaklaşık 3,973×10⁻¹⁹ J. eV başına 1,602×10⁻¹⁹ J'e bölünce 2,4797 eV bulunur. Dalga boyu yarıya inerse iki değer de iki katına çıkar.

Bu örneği dene →

Sık yapılan hatalar

  • Dalga boyunu metre ya da mikrometre girmek. Kutu nanometre alır; 5×10⁻⁷ m değeri 500 olarak yazılmalıdır.
  • Dalga boyu yerine frekans girmek. Önce λ = c / f ile çevirin.
  • Uzun dalga boyunun daha çok enerji taşıdığını sanmak. Momentum da enerji de dalga boyuyla ters orantılıdır; kırmızı ışık maviden azını taşır.
  • Enerjiyi joule sanmak. Araç elektronvolt yazar; SI birimli olan enerji değil momentumdur.
  • Sonucu cam ya da su içindeki bir fotona uygulamak; orada dalga boyu boşluktakinden farklıdır.

Bu hesaplama hakkında

Bu hesaplayıcı, Planck sabiti h ve fotonun dalga boyu λ ile fotonun momentumunu, p = h/λ, ve enerjisini, E = hc/λ (eşdeğer olarak E = pc), bulur. Kütleli parçacıkların aksine, bir fotonun momentumu tamamen dalga doğasından gelir, mv'den değil — bu, Einstein'ın fotoelektrik etkiyi açıklamak için ışığı ayrık kuanta olarak ele almasının doğrudan bir sonucudur.

Fizikçiler bu ilişkiyi kuantum mekaniği ve spektroskopide sürekli kullanır; burada bir fotonun dalga boyu (görünür bölgede renk) doğrudan enerjisini ve momentumunu gösterir. Fotonik ve optik mühendisleri, güneş yelkenleri tasarlarken ve ışığın maddeye uyguladığı küçük ama gerçek itiş olan radyasyon basıncını incelerken bunu uygular; araştırmacılar ise atomlardan veya uzak yıldızlardan gelen spektral çizgileri yorumlarken kullanır. Dalga-parçacık ikiliğini ve kuantum teorisini inceleyen fizik öğrencileri, bir fotonun dalga boyunu ölçülebilir fiziksel özellikleriyle ilişkilendirmek için bu hesaplayıcıyı kullanır.

Bu faydalı oldu mu?

En fazla 3 tepki seçebilirsiniz.

Yorumlar (0)

  • İlk yorumu siz yazın.

Popüler hesaplayıcılar

Tüm Hesaplayıcılar