Contenu
- Photon lié à Max Planck Longueur d'onde à l'énergie
- Équation de conversion longueur d'onde en énergie
- Gardez vos unités droites
La lumière est-elle une onde ou une particule? Il en va de même pour les électrons, comme Paul Dirac l'a démontré en introduisant son équation de fonction d'onde relativiste en 1928. Il se trouve que la lumière et la matière - à peu près tout ce qui compose l'univers matériel - est composé de quanta, qui sont des particules avec des caractéristiques d'onde.
La découverte de l’effet photoélectrique par Heinrich Hertz en 1887 fut un jalon important sur la route menant à cette conclusion surprenante (à l’époque). Einstein l’expliqua en termes de théorie quantique en 1905 et, depuis lors, les physiciens l’ont accepté. peut se comporter comme une particule, c’est une particule avec une longueur d’onde et une fréquence caractéristiques, et ces quantités sont liées à l’énergie de la lumière ou du rayonnement.
Photon lié à Max Planck Longueur d'onde à l'énergie
L'équation du convertisseur de longueur d'onde provient du père de la théorie quantique, le physicien allemand Max Planck. Vers 1900, il introduisit l'idée du quantum tout en étudiant le rayonnement émis par un corps noir, c'est-à-dire un corps absorbant tout rayonnement incident.
Le quantum a aidé à expliquer pourquoi un tel corps émet des radiations principalement au milieu du spectre électromagnétique, plutôt que dans l’ultraviolet tel que prédit par la théorie classique.
Selon l'explication de Plancks, la lumière consiste en paquets discrets d'énergie appelés quanta, ou photons, et ne peut prendre que des valeurs discrètes, qui sont des multiples d'une constante universelle. La constante, appelée constante de Plancks, est représentée par la lettre het a une valeur de 6,63 × 10-34 m2 kg / s ou équivalent 6,63 × 10-34 joule-secondes.
Planck a expliqué que l'énergie d'un photon, E, était le produit de sa fréquence, qui est toujours représentée par la lettre grecque nu (ν) et cette nouvelle constante. En termes mathématiques: E = hν.
La lumière étant un phénomène d'onde, vous pouvez exprimer l'équation de Plancks en termes de longueur d'onde, représentée par la lettre grecque lambda (λ), car pour toute onde, la vitesse de transmission est égale à sa fréquence multipliée par sa longueur d'onde. Puisque la vitesse de la lumière est une constante, notée par c, L’équation de Plancks peut être exprimée comme suit:
E = frac {hc} {λ}
Équation de conversion longueur d'onde en énergie
Un simple réarrangement de l'équation de Plancks vous donne un calculateur instantané de longueur d'onde pour n'importe quel rayonnement, en supposant que vous connaissiez l'énergie du rayonnement. La formule de longueur d'onde est:
λ = frac {hc} {E}Tous les deux h et c sont des constantes, de sorte que l'équation de conversion longueur d'onde en énergie indique essentiellement que la longueur d'onde est proportionnelle à l'inverse de l'énergie. En d'autres termes, un rayonnement de grande longueur d'onde, qui correspond à la lumière du spectre rouge, a moins d'énergie qu'une lumière de courte longueur d'onde située à l'extrémité violette du spectre.
Gardez vos unités droites
Les physiciens mesurent l'énergie quantique dans diverses unités. Dans le système SI, les unités d'énergie les plus courantes sont les joules, mais elles sont trop grandes pour les processus qui se produisent au niveau quantique. Le électron-volt (eV) est une unité plus pratique. C’est l’énergie nécessaire pour accélérer un seul électron grâce à une différence de potentiel de 1 volt et égale à 1,6 × 10-19 joules.
Les unités les plus courantes pour la longueur d’onde sont les ångstroms (Å), où 1 Å = 10-10 m. Si vous connaissez l’énergie d’un quantum en électron-volts, le moyen le plus simple d’obtenir la longueur d’onde en ångstroms ou en mètres est d’abord de convertir l’énergie en joules. Vous pouvez ensuite le brancher directement dans l’équation de Plancks, en utilisant 6,63 × 10-34 m2 kg / s pour la constante de Plancks (h) et 3 × 108 m / s pour la vitesse de la lumière (c), vous pouvez calculer la longueur d'onde.