Contente
- Calcular a energia de um fóton
- Quais fótons são mais energéticos?
- Calculadora simples de energia de fóton
Os fótons são pequenos pacotes de energia, que exibem um comportamento interessante de ondas e partículas. Os fótons são ondas eletromagnéticas, como luz visível ou raios-x, mas também são quantizados em energia, como partículas. A energia de um fóton é, portanto, um múltiplo de uma constante fundamental, chamada constante de Plancks, h = 6.62607015 × 10-34 J s _._
Calcular a energia de um fóton
Podemos calcular a energia de um fóton de duas maneiras. Se você já conhece a frequência, f, do fóton em Hz, use E = hf. Essa equação foi sugerida pela primeira vez por Max Planck, que teorizou que a energia do fóton é quantizada. Portanto, às vezes essa equação de energia é chamada de equação de Plancks.
Outra forma da equação de Plancks usa o relacionamento simples que c = λ f, Onde λ é o comprimento de onda do fóton e c é a velocidade da luz, que é uma constante e é 2,998 × 108 Senhora. Se você conhece a frequência do fóton, pode calcular facilmente o comprimento de onda pela seguinte fórmula: λ = c / f.
Agora podemos calcular a energia de um fóton por qualquer uma das versões da equação de Plancks: E = hf ou E = hc / λ. Freqüentemente usamos as unidades de eV, ou elétron-volts, como unidades de energia de fótons, em vez de joules. Você pode usar h = 4.1357 × 10-15 eV s, o que resulta em uma escala de energia mais razoável para fótons.
Quais fótons são mais energéticos?
A fórmula facilita muito ver como a energia depende da frequência e do comprimento de onda de um fóton. Vamos analisar cada uma das fórmulas mostradas acima e ver o que elas implicam na física dos fótons.
Primeiro, como o comprimento de onda e a frequência sempre se multiplicam para igualar uma constante, se o fóton A tiver uma frequência duas vezes maior que o fóton B, o comprimento de onda do fóton A deve ser 1/2 do comprimento de onda do fóton B.
Segundo, você pode aprender muito sobre como a frequência de um fóton pode fornecer uma idéia relativa de sua energia. Por exemplo, como o fóton A tem uma frequência mais alta que o fóton B, sabemos que é duas vezes mais energético. Em geral, podemos ver que a energia escala diretamente com a frequência. Da mesma forma, como a energia de um fóton está inversamente relacionada ao seu comprimento de onda, se o fóton A tem um comprimento de onda menor que o fóton B, ele é novamente mais energético.
Calculadora simples de energia de fóton
Pode ser útil estimar rapidamente a energia do fóton. Como a relação entre o comprimento de onda e a freqüência do fóton é muito simples, e a velocidade da luz é aproximadamente 3 × 108 m / s, se você souber a ordem de magnitude da frequência ou do comprimento de onda do fóton, poderá calcular facilmente a outra quantidade.
O comprimento de onda da luz visível é de aproximadamente 10 −8 metros, então f = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 Hz. Você pode até esquecer o 3 se estiver apenas tentando obter uma estimativa rápida de magnitude. Próximo, E = hf, então se h é de cerca de 4 × 10 −15 eV, é feita uma estimativa rápida da energia de um fóton de luz visível E = 4 × 10 −15× 3 × 1015ou em torno de 12 eV.
É um bom número para se lembrar, caso você queira descobrir rapidamente se um fóton está acima ou abaixo da faixa visível, mas todo esse procedimento é uma boa maneira de fazer uma estimativa rápida da energia do fóton. O procedimento rápido e fácil pode até ser considerado uma simples calculadora de energia de fótons!