Πώς σχετίζεται η ενέργεια ενός φωτονίου με τη συχνότητα και το μήκος κύματος;

Η ενέργεια ενός φωτονίου είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα του και αντιστρόφως ανάλογη με το μήκος κύματος του. Αυτή η σχέση περιγράφεται από την ακόλουθη εξίσωση:

e =hν =hc/λ

Οπου:

* e είναι η ενέργεια του φωτονίου (μετρούμενη σε joules)

* h είναι η σταθερά του Planck (περίπου 6,626 x 10^-34 Joule-Seconds)

* ν είναι η συχνότητα του φωτονίου (μετρούμενη σε hertz ή κύκλους ανά δευτερόλεπτο)

* C είναι η ταχύτητα του φωτός σε κενό (περίπου 3 x 10^8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο)

* λ είναι το μήκος κύματος του φωτονίου (μετρούμενο σε μέτρα)

Επεξήγηση:

* υψηλότερη συχνότητα, υψηλότερη ενέργεια: Η εξίσωση δείχνει ότι η ενέργεια είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα. Ένα φωτόνιο με υψηλότερη συχνότητα θα έχει υψηλότερη ενέργεια.

* μικρότερο μήκος κύματος, υψηλότερη ενέργεια: Δεδομένου ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή, η συχνότητα και το μήκος κύματος είναι αντιστρόφως (υψηλότερη συχνότητα σημαίνει μικρότερο μήκος κύματος). Επομένως, ένα μικρότερο μήκος κύματος αντιστοιχεί επίσης σε ένα φωτόνιο υψηλότερης ενέργειας.

Παράδειγμα:

Εάν ένα φωτόνιο έχει συχνότητα 10^15 Hz, η ενέργεια του μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

E =hν =(6.626 x 10^-34 j · s) * (10^15 Hz) =6.626 x 10^-19 joules

Αυτή η σχέση είναι θεμελιώδης για την κατανόηση διαφόρων φαινομένων στη φυσική, συμπεριλαμβανομένου του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος, της ακτινοβολίας του μαύρου σώματος και της συμπεριφοράς της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.