Частота и длина волны фотона
Частота и длина волны фотона связаны со скоростью света: чем больше частота, тем меньше длина волны. Эта связь нужна, чтобы переходить от одной характеристики электромагнитного излучения к другой и рассчитывать энергию фотона.
Основная формула
Для вакуума скорость света постоянна: \(c \approx 3\cdot10^8\ \text{м/с}\). Поэтому частоту можно найти по формуле \(\nu=\frac{c}{\lambda}\), а длину волны — по формуле \(\lambda=\frac{c}{\nu}\). В среде скорость распространения света может быть меньше, но для школьных расчётов с фотонами обычно используют скорость света в вакууме.
Связь с энергией фотона выражается формулой \(E=h\nu\). Подставляя \(\nu=\frac{c}{\lambda}\), получают \(E=\frac{hc}{\lambda}\): коротковолновое излучение имеет большую энергию. Фотон является квантом электромагнитного излучения и рассматривается на странице фотоны.
Длина волны фотона равна \(600\ \text{нм} = 6\cdot10^{-7}\ \text{м}\). Его частота: \(\nu=\frac{3\cdot10^8}{6\cdot10^{-7}}=5\cdot10^{14}\ \text{Гц}\). Сначала длину волны обязательно переводят из нанометров в метры.
Частота \(\nu\) и период \(T\) — не одно и то же: \(T\) показывает время одного колебания, а \(\nu\) — число колебаний за секунду. Они связаны так: \(\nu=\frac{1}{T}\). Кроме того, при переходе света в другую среду частота сохраняется, а скорость и длина волны изменяются.
Как изменится длина волны фотона, если его частота увеличится в 2 раза?
Главное
- Основная связь: \(c=\lambda\nu\), где \(c\approx3\cdot10^8\ \text{м/с}\) в вакууме.
- Частота и длина волны изменяются обратно пропорционально.
- Энергия фотона находится по формулам \(E=h\nu\) или \(E=\frac{hc}{\lambda}\); перед расчётом длину волны переводят в метры.