Contenu
- Calculer l'énergie d'un photon
- Quels photons sont plus énergiques?
- Calculateur d'énergie simple de photon
Les photons sont de petits paquets d'énergie qui présentent un comportement intéressant en forme de vague et de particule. Les photons sont à la fois des ondes électromagnétiques, telles que la lumière visible ou les rayons X, mais sont quantifiés en énergie à la manière de particules. L’énergie d’un photon est donc un multiple d’une constante fondamentale appelée constante de Plancks, h = 6.62607015 × 10-34 J s _._
Calculer l'énergie d'un photon
Nous pouvons calculer l'énergie d'un photon de deux manières. Si vous connaissez déjà la fréquence, F, du photon en Hz, utilisez ensuite E = hf. Cette équation a été suggérée par Max Planck, qui a théorisé que l’énergie des photons est quantifiée. Par conséquent, cette équation d'énergie est parfois appelée équation de Plancks.
Une autre forme d’équation de Plancks utilise la relation simple qui c = λ F, où λ est la longueur d'onde du photon, et c est la vitesse de la lumière, qui est une constante et égale à 2,998 × 108 Mme. Si vous connaissez la fréquence du photon, vous pouvez facilement calculer la longueur d'onde à l'aide de la formule suivante: λ = c / F.
Nous pouvons maintenant calculer l'énergie d'un photon à l'aide de l'une ou l'autre version de l'équation de Plancks: E = hf ou E = hc / λ. Nous utilisons souvent les unités d'eV, ou électron-volts, comme unités d'énergie photonique, au lieu de joules. Vous pouvez utiliser h = 4.1357 × 10-15 eV s, ce qui donne une échelle d'énergie plus raisonnable pour les photons.
Quels photons sont plus énergiques?
La formule rend très facile de voir comment l'énergie dépend de la fréquence et de la longueur d'onde d'un photon. Regardons chacune des formules présentées ci-dessus et voyons ce qu'elles impliquent à propos de la physique des photons.
Premièrement, étant donné que la longueur d'onde et la fréquence se multiplient toujours pour être égales à une constante, si le photon A a une fréquence égale à deux fois celle du photon B, la longueur d'onde du photon A doit être égale à la moitié de la longueur d'onde du photon B.
Deuxièmement, vous pouvez en apprendre beaucoup sur la manière dont la fréquence d'un photon peut donner une idée relative de son énergie. Par exemple, comme le photon A a une fréquence plus élevée que le photon B, nous savons qu'il est deux fois plus énergétique. En général, on peut voir que l'énergie varie directement avec la fréquence. De même, étant donné que l’énergie d’un photon est inversement proportionnelle à sa longueur d’onde, si le photon A a une longueur d’onde plus courte que le photon B, il est à nouveau plus énergétique.
Calculateur d'énergie simple de photon
Il peut être utile d’estimer rapidement l’énergie des photons. Parce que la relation entre la longueur d'onde et la fréquence des photons est très simple et que la vitesse de la lumière est d'environ 3 × 108 m / s, si vous connaissez l'ordre de grandeur de la fréquence ou de la longueur d'onde du photon, vous pouvez facilement calculer l'autre quantité.
La longueur d'onde de la lumière visible est d'environ 10 −8 mètres, donc F = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 Hz. Vous pouvez même oublier le 3 si vous essayez simplement d'obtenir une estimation rapide par ordre de grandeur. Prochain, E = hf, donc si h est d'environ 4 × 10 −15 eV, une estimation rapide de l’énergie d’un photon de lumière visible est E = 4 × 10 −15× 3 × 1015, ou autour de 12 eV.
C’est un bon chiffre à retenir si vous voulez déterminer rapidement si un photon se situe au-dessus ou au-dessous de la plage visible, mais toute cette procédure est un bon moyen de faire une estimation rapide de l’énergie des photons. Cette procédure simple et rapide pourrait même être considérée comme un simple calculateur d'énergie photonique!