Квант
Квант — это минимальная порция энергии, которой физическая система может обмениваться с окружающей средой при определённых условиях. Представление о квантах лежит в основе квантовых явлений и квантовой физики.
Формула кванта энергии
Для электромагнитного излучения энергия одного кванта определяется формулой Планка:
Здесь \(E\) — энергия кванта, \(h\) — постоянная Планка, а \(\nu\) — частота излучения. Чем выше частота, тем больше энергия одного кванта. Поэтому фиолетовый свет имеет более энергичные кванты, чем красный. В случае света отдельный квант называют фотоном: подробнее — на странице фотоны.
Если частота излучения увеличилась в 2 раза, то энергия одного кванта также увеличилась в 2 раза: \(E_2=h(2\nu)=2E_1\). При этом число квантов в пучке может изменяться независимо от энергии каждого кванта.
Как изменится энергия кванта при увеличении частоты излучения в 3 раза?
Квант — это порция энергии, а не обязательно сама частица. Для электромагнитного излучения квант действительно является фотоном, но в других случаях говорят о квантах других физических величин. Также не следует путать квант с энергией кванта: квант — объект или порция обмена, а энергия кванта — числовая величина, характеризующая эту порцию.
Идея о дискретном обмене энергией появилась в гипотезе Планка. Она означает, что система не всегда может поглощать или излучать произвольное количество энергии: обмен происходит порциями, величина которых задаётся частотой.
Главное
- Квант — минимальная порция энергии, которой система обменивается с окружающей средой.
- Энергия кванта определяется формулой \(E=h\nu\) и растёт с частотой.
- Для электромагнитного излучения квант энергии называется фотоном.