Подготовьтесь к сдаче ЕГЭ интересно и эффективно!
Фотон: что это в физике, как определить энергию, формула измерения
378

Фотон: что это в физике, как определить энергию, формула измерения

Содержание:





Почти все процессы и явления во Вселенной описываются электромагнитным взаимодействием, которое сводится к электронам и фотонам. Рассмотрим, что такое фотон, его свойства, как определить энергию элементарной частицы. Научимся рассчитывать его энергетическое состояние. 

Теоретические выкладки

Фотон – безмассовая бесструктурная элементарная частичка, мельчайшая порция электромагнитной (ЭМ) энергии, распространяющаяся в виде поперечных ЭМ волн. Без движения она не существует. Относится к нейтральным элементарным частицам – обладает нулевым электрическим зарядом. В квантовой механике она проявляет корпускулярно-волновой дуализм – одновременно это элементарная частица и электромагнитная волна, несущая единицу (квант, порцию) энергии. Обозначается греческой буквой γ.

Фотон: что это в физике, как определить энергию, формула измерения

Открытие и описание фотона приписывают учёным начала XX века, хотя его в качестве потока частиц рассматривал арабский математик и механик в начале X века. Он описал свет в виде направленного пучка мельчайших частиц.

Наряду с реальными фотонами (видимый свет, рентгеновские, инфракрасные, ультрафиолетовые лучи) различают виртуальные. Считается, что они переносят электромагнитное воздействие. Они обладают массой и могут входить в состояние покоя – не перемещаться. Электромагнитное взаимодействие между полями и/или материальными объектами описывается процессами обмена виртуальными фотонами.



Свойства фотона

Элементарная частица обладает рядом уникальных характеристик, не присущих иным частичкам. К ним относят:
  • Отсутствие массы.

  • Нейтральный электрический заряд.

  • Спиральность – равняется ±1.

  • Обладает одним из двух поляризационных состояний.

  • Не расщепляется на составляющие – является бесструктурным стабильным элементом.

  • Под воздействием магнитного поля может распадаться на пару фотонов с иной поляризацией.

  • В вакууме движется со скоростью света – ~297 тыс. км/с.

  • Принимает участие в гравитационном и электромагнитном взаимодействиях.


Формула определения энергии фотона

Фотон – носитель энергии, которую можно вычислить по формуле:

E = cp, где:

  • с – скорость света в вакууме, равняется 297 000 км/с;
  • p – импульс.

В вакууме энергия фотона, соответствующая длине его электромагнитной волны υ, вычисляется по формуле: E = hυ, где h – постоянная Планка.

Зная, что длина волны электромагнитного излучения равняется: λ = c/υ, получим преобразованную зависимость:

 E = hc/υ.



Задача

Решите несложное задание для закрепления материала: определите энергию фотона, колеблющегося с частотой 5*1014 Гц.

Воспользуемся формулой E = hυ, где все значения известны. Подставим их:

E = 6,626 * 10-34 * 5 * 1014 = 18,13 * 10-20 Дж.

Ответ: 18,13 * 10-20 Дж.

Поделитесь в социальных сетях:
27 января 2022, 14:39


Как вы считаете, материал был полезен?

Для оценки комментариев необходимо «войти на сайт».
×
×