1. Strona główna
    2. /
  2. Fizyka
    3. /
  3. Energia fotonu

Energia fotonu

Energia niesiona przez światło jest kwantowana, tzn. przesyłana jest w pewnych porcjach zwanych fotonami. Energia pojedynczego fotonu jest wprost proporcjonalna do częstotliwości światła i wyraża się wzorem:

E _{f} =h\nu

gdzie: h = 6,63•10-34J•s – stała Plancka, υ – częstotliwość światła.

Częstotliwość fali jest odwrotnie proporcjonalna do jej długości \nu= \frac{c}{ \lambda } , więc energię pojedynczej cząsteczki światła można wyrazić następująco:

E _{f} = \frac{hc}{ \lambda }

gdzie: c = 3•108m/s – prędkość światła w próżni, λ – długość fali.

Z każdą formą energii związana jest masa, która zgodnie z teorią relatywistyczną Alberta Einsteina jest równa:

E=mc ^{2} \Rightarrow m= \frac{E}{c ^{2} }

Zatem masa poruszającego się fotonu wyraża się wzorem:

m= \frac{h}{ \lambda \cdot c}
 
Masa fotonu związana jest wyłącznie z niesioną przez niego energią.

Przedstawione powyżej zależności są przejawem dualizmu korpuskularno-falowego, bowiem opisują one właściwości cząsteczkowe światła poprzez wielkości typowo falowe, takie jak długość i częstotliwość fali.

Energia fotonu – przykład.

Znajdź długość i częstotliwość fali fotonu, którego energia wynosi 4•10-19J. Jaka masa relatywistyczna odpowiada temu fotonowi?

Dane:                                           Szukane:
Ef = 4•10-19J                                    λ = ?
h = 6,63•10-34 J•s                             υ = ?
c = 3•108m/s                                     m = ?

Rozwiązanie:

Skoro E _{f} =h\nu , to:

\nu= \frac{E _{f} }{h} = \frac{4 \cdot 10 ^{-19}J }{6,63 \cdot 10 ^{-34}J \cdot s } \approx 0,6 \cdot 10 ^{15} Hz

\lambda = \frac{c}{\nu} = \frac{3 \cdot 10 ^{8} \frac{m}{s} }{0,6 \cdot 10 ^{15}Hz } =5 \cdot 10 ^{15} Hz

m= \frac{h}{ \lambda \cdot c} = \frac{6,63 \cdot 10 ^{-34}J \cdot s }{5 \cdot 10 ^{-7}m \cdot 3 \cdot 10 ^{8} \frac{m}{s} } =0,442 \cdot 10 ^{-35} kg

Polecamy również:

  • Pęd fotonu

    Foton, czyli porcja energii elektromagnetycznej, to jedyny obiekt, który może się poruszać z prędkością absolutną, czyli prędkością światła w próżni (c ≈ 3•108 m/s). Zgodnie z przewidywaniami szczególnej teorii względności, każdy obiekt, który posiada masę spoczynkową,... Więcej »

Zobacz również

Losowe zadania

Komentarze (5)
Wynik działania 3 + 2 =
F117
2021-06-17 15:33:02
Pojęcie masa relatywistyczna jest błędne jak podkreśla prof. Krzysztof Meissner.
Kristina19
2018-03-07 12:08:59
Dzięki wielkie, tego potrzebowałam. Ale mam jednocześnie pytanie bo trafiłem na blogu kwantowo http://www.kwantowo.pl/2016/08/11/fotony-czyli-bezmasowi-hipsterzy-zamrozeni-w-czasie/ na pasjonujące rozmyślania na temat natury i bezmasowości fotonów / kwantów światła. Ogólnie nasunęło mi się pytanie czy skoro te czastki nie mają masy to mogą mieć pęd? A skoro mają pęd to co tak naprawdę odróżnia jeden foton od drugiego?
oli
2016-11-05 09:28:15
Foton nie ma co prawda masy spoczynkowej m_0=0, ale posiada niezerową masę relatywistyczną m_r=h/(λc).
Karakung
2015-11-29 00:26:01
Wzór E=mc^2 określa masę spoczynkową, tymczasem fotonów w spoczynku nie można zaobserwować w żadnym inercjalnym układzie odniesienia. Rozważania na temat masy spoczynkowej fotonów są co najmniej problematyczne. Wzór opisujący masę fotonu jest nieprawdziwy; powszechnie przyjmuje się, że foton jest cząsteczką o masie równej 0. Posiada jednak pęd relatywistyczny - można obliczyć go ze wzoru E=pc, który jest konsekwencją tożsamości Einsteina dla cząstek mających w pewnym inercjalnym układzie odniesienia pęd p i masę spoczynkową m: E^2 = p^2c^2 + m^2c^4.
Emi
2015-01-06 10:42:54
Przy wyliczeniu długości masz źle jednostkę. Powinna być 5*10^(-7) m.
Ostatnio komentowane
Rozbicie dzielnicowe w Polsce (1138-1320)
Dziękuję za krótką acz treściwą syntezę :)
• 2024-09-24 21:14:03
Wojna chłopska w Niemczech (1524-1526)
Dodajmy, że było to również ostatnie powstanie wendyjskie (słowiańskie) na terenie N...
• 2024-09-04 21:32:33
Idiota – streszczenie
DZIĘKUJĘ
• 2024-07-31 13:21:34
Najazdy barbarzyńców na Rzym
I cóż miał rację Marek Aureliusz który chciał podbić Germanię uderzeniem przez Mor...
• 2024-07-06 19:45:33
Ampere
O tym, że zmienne w czasie pole elektryczne jest źródłem pola magnetycznego, napisał ...
• 2024-06-27 07:25:33