Πώς να υπολογίσετε την ενέργεια ενός γραμμομορίου ενός φωτονίου

Το φως είναι μια μοναδική μορφή ενέργειας στο ότι εμφανίζει ιδιότητες τόσο των σωματιδίων όσο και των κυμάτων. Η θεμελιώδης μονάδα φωτός που έχει αυτή τη δυαδικότητα «κύματος-σωματιδίου» ονομάζεται φωτόνιο. Πιο συγκεκριμένα, τα φωτόνια είναι κυματικά πακέτα που περιέχουν συγκεκριμένο μήκος κύματος και συχνότητα ανάλογα με το είδος του φωτός. Τόσο το μήκος κύματος όσο και η συχνότητα επηρεάζουν την ενέργεια ενός φωτονίου. Επομένως, μπορείτε να υπολογίσετε την ενέργεια ενός mol φωτονίων είτε από το μήκος κύματος είτε από τη συχνότητα του φωτός.

TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)

Για να βρείτε την ενέργεια ενός φωτονίου, πολλαπλασιάστε τη σταθερά του Planck με την ταχύτητα του φωτός και, στη συνέχεια, διαιρέστε με το μήκος κύματος του φωτονίου. Για ένα mol φωτονίων, πολλαπλασιάστε το αποτέλεσμα με τον αριθμό του Avogadro.

Προσδιορισμός μήκους κύματος σε μέτρα

Προσδιορίστε το μήκος κύματος ή τη συχνότητα της δέσμης φωτός. Συνήθως δηλώνετε το μήκος κύματος σε νανόμετρα (nm) και το μετατρέπετε σε μέτρα για τον υπολογισμό της ενέργειας. Σημειώστε ότι είναι εύκολο να μετατρέψετε μεταξύ συχνότητας και μήκους κύματος χρησιμοποιώντας την εξίσωση, η ταχύτητα του φωτός, c, ισούται με τη συχνότητα επί το μήκος κύματος. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι το φως έχει ένα δεδομένο μήκος κύματος 500 nm. μετατρέψτε αυτή τη μέτρηση σε μέτρα πολλαπλασιάζοντας με το 10. Έτσι, 500 nm είναι ίσα με 5,0 x 10 m.

Υπολογισμός ενέργειας φωτονίων

Αντικαταστήστε αυτή την τιμή στην εξίσωση για την ενέργεια του φωτονίου. Η ενέργεια ενός φωτονίου είναι ίση με το γινόμενο της ταχύτητας του φωτός, ή 3,0 x 10 m/s, και της σταθεράς του Planck, που προσδιορίζεται ως 6,63 x 10, διαιρούμενο με το μήκος κύματος. Επομένως, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του προβλήματος, η ενέργεια ενός φωτονίου θα είναι ίση με 3,9 x 10 Joules.

\text{ενέργεια φωτονίου} =\frac{ch}{\lambda} =\frac{(3\times 10^8)(6,63\times 10^{-34})}{5\times 10^{-7 }}=3,9\φορές 10^{-19}\text{ Joules}

Πολλαπλασιασμός με τον αριθμό του Avogadro

Πολλαπλασιάστε την τιμή της ενέργειας του φωτονίου με τον αριθμό του Avogadro για να βρείτε την ενέργεια ενός γραμμομορίου φωτονίων. Ο αριθμός του Avogadro είναι η ποσότητα του αριθμού των μορίων ή σωματιδίων σε ένα mole μιας συγκεκριμένης ουσίας και είναι ίσος με 6,02 x 10. Επομένως, η τιμή που υπολογίστηκε στο προηγούμενο βήμα είναι η ενέργεια ενός σωματιδίου. Πολλαπλασιάστε το με τον αριθμό του Avogadro για να προσδιορίσετε την ενέργεια ενός mole.

(3,9 \times 10^{-19})( 6,02 \times 10^{23})=2,3 \times 10^5 \text{ joules}