Innehåll
Elektromagnetik handlar om samspelet mellan fotonerna som utgör ljusvågor och elektroner, de partiklar som dessa ljusvågor interagerar med. I synnerhet har ljusvågor vissa universella egenskaper, inklusive en konstant hastighet, och avger också energi, om än ofta i mycket liten skala.
Den grundläggande energienheten i fysik är Joule eller Newton-mätaren. Ljushastigheten i en vaccum är 3 × 108 m / sek, och denna hastighet är en produkt av alla ljusvågfrekvenser i Hertz (antalet ljusvågor eller cykler per sekund) och längden på dess individuella vågor i meter. Detta förhållande uttrycks normalt som:
c = v × λ
Där v, den grekiska bokstaven nu, är frekvens och λ, den grekiska bokstaven lambda, representerar våglängden.
Under tiden 1900 föreslog fysikern Max Planck att energin i en ljusvåg är direkt till dess frekvens:
E = h × v
Här kallas h passande Plancks konstant och har ett värde på 6,626 × 10-34 Joule-sek.
Sammantaget möjliggör denna information att beräkna frekvens i Hertz när energi ges i Joules och omvänt.
Steg 1: Lös för frekvens i termer av energi
Eftersom c = ν × λ, ν = c / λ.
Men E = h × ν, så
E = hx (c / X).
Steg 2: Bestäm frekvensen
Om du får ν uttryckligen, gå vidare till steg 3. Om du ges λ, dela c med detta värde för att bestämma ν.
Om exempelvis λ = 1 × 10-6 m (nära det synliga ljusspektrumet), v = 3 × 108/ 1 × 10-6 m = 3 x 1014 Hz.
Steg 3: Lös för energi
Multiplicera v Plancks konstant, h, med ν för att få värdet på E.
I detta exempel är E = 6,626 × 10-34 Joule-sec × (3 × 1014 Hz) = 1,988 x 10-19 J.
Tips
Energi på små skalor uttrycks ofta som elektron-volt, eller eV, där 1 J = 6,242 × 1018 eV. För detta problem är E = (1.988 × 10)-19 )(6.242 × 1018) = 1.241 eV.