Энергия фотона - Photon energy

Энергия фотона - это энергия, переносимая одиночным фотоном . Количество энергии прямо пропорционально электромагнитной частоте фотона и, таким образом, эквивалентно обратно пропорционально длине волны . Чем выше частота фотона, тем выше его энергия. Точно так же, чем длиннее длина волны фотона, тем меньше его энергия.

Энергию фотона можно выразить с помощью любых единиц энергии . Среди единиц, обычно используемых для обозначения энергии фотона, - электронвольт (эВ) и джоуль (а также его кратные, такие как микроджоуль). Как один джоуль равен 6,24 × 10 18 эВ, более крупные блоки могут быть более полезными в обозначении энергии фотонов с более высокой частотой и высокой энергией, такие как гамма - лучи , в отличие от более низкой энергии фотонов, таких как те , в радиочастотной области от электромагнитного спектра .

Формулы

Физика

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте.

куда

  • это энергия (Дж)
  • является постоянной Планка : 6.62607015 × 10 -342 кг -1 )
  • частота (Гц)

Это уравнение известно как соотношение Планка-Эйнштейна .

Кроме того,

куда

Энергия фотона на частоте 1 Гц равна 6,62607015 · 10 −34 Дж.

Это равно 4,135667697 × 10 -15 эВ (электронвольт).

Электронвольт

Энергия часто измеряется в электронвольтах.

Чтобы найти энергию фотона в электронвольтах, используя длину волны в микрометрах , уравнение приблизительно выглядит следующим образом:

Это уравнение справедливо только в том случае, если длина волны измеряется в микрометрах.

Энергия фотонов на длине волны 1 мкм, длине волны ближнего инфракрасного излучения, составляет приблизительно 1,2398 эВ.

В химии , квантовой физике и оптической инженерии ,

Видеть

куда

Примеры

FM - радио станция осуществляет передачу на 100 МГц испускает фотоны с энергией около 4,1357 × 10 -7 эВ. Это ничтожное количество энергии примерно в 8 × 10 -13 раз больше массы электрона (через эквивалентность массы и энергии).

Гамма-лучи очень высоких энергий имеют энергию фотонов от 100 ГэВ до более 1 ПэВ (от 10 11 до 10 15 электронвольт) или от 16 наноджоулей до 160 микроджоулей. Это соответствует частотам от 2,42 × 10 25 до 2,42 × 10 29 Гц.

Во время фотосинтеза определенные молекулы хлорофилла поглощают фотоны красного света на длине волны 700 нм в фотосистеме I , что соответствует энергии каждого фотона ≈ 2 эВ ≈ 3 x 10 −19 Дж ≈ 75 k B T, где k B T обозначает тепловую энергию. Минимум 48 фотонов необходимо для синтеза одной молекулы глюкозы из CO 2 и воды (разность химических потенциалов 5 x 10 −18 Дж) с максимальной эффективностью преобразования энергии 35%.

Смотрите также

использованная литература