خصائص الفوتونات
| English | العربية |
|---|---|
| photons/ˈfəʊtɒnz/ | الفوتونات |
| Planck's constant/plæŋks ˈkɒnstənt/ | ثابت بلانك |
الضوء يأتي في حزم
- الضوء ليس تدفقًا سلسًا -- بل يصل في حزم صغيرة.
- كل حزمة تحمل كمية ثابتة ودقيقة من الطاقة.
- الضوء الأزرق يحمل طاقة أكبر لكل حزمة مقارنة بالأحمر.
- هذه الحزم تشرح كيف تتبادل الضوء والذرات الطاقة.
طاقة كل فوتون
- الضوء يأتي في حزم تسمى الفوتونات.
- تعتمد طاقة الفوتون فقط على تردده:
- هنا $h$ هو ثابت بلانك.
في $E = h\nu$، الرمز $h$ يُسمى ____ الثابت.
$h$ هو ثابت بلانك، $6.63\times10^{-34}\ \text{J·s}$.
تردد أعلى، طاقة أكثر
- الفوتون ذو التردد الأعلى يحمل طاقة أكبر.
- الطول الموجي الأقصر يعني ترددًا أعلى، وبالتالي طاقة أكبر.
- فوتون فوق بنفسجي يتفوق على واحد أحمر، حزمة بحزمة.
تُحدد طاقة الفوتون بواسطة...
$E = h\nu$ -- الطاقة تعتمد على التردد، وليس السطوع.
فوتون بتردد أقصر يحمل طاقة أكثر من فوتون بتردد أطول.
التردد الأقصر يعني تردداً أعلى وطاقة أعلى.
مطابقة الفوتونات بالقفزات
- ينتقل الإلكترون لمستوى جديد فقط إذا كانت طاقة الفوتون تطابق الفجوة تمامًا.
- يُمتص الفوتون ويصعد الإلكترون.
- انبعاث فوتون يعيده للأسفل.
طاقة الفوتون
طاقة الفوتون تتناسب طردياً مع التردد: الضوء الأزرق ذو التردد الأعلى يحمل طاقة أكبر لكل فوتون.
يبتلع الإلكترون الفوتون فقط إذا كانت طاقة الفوتون مطابقة لفجوة المستويات.
مستويات الطاقة مكمّاة، لذا يُمتص فقط التطابق الدقيق.
أوجد طاقة فوتون بتردد $5\times10^{14}\ \text{Hz}$ (مع $h = 6.63\times10^{-34}$).
- $E = h\nu = (6.63\times10^{-34})(5\times10^{14})$.
- $E \approx 3.3\times10^{-19}\ \text{J}$.
الفوتون يمتلك $\nu = 2\times10^{15}\ \text{Hz}$ و$h = 6.63\times10^{-34}$. ما طاقته؟ أدخل المعامل قبل $\times10^{-18}$ J (2 خانات عشرية).
$E = h\nu = (6.63\times10^{-34})(2\times10^{15}) = 1.33\times10^{-18}\ \text{J}$.
ضوء أزرق خافت مقابل ضوء أحمر ساطع. أيهما يحتوي على فوتونات ذات طاقة أعلى؟
التردد الأعلى للأزرق هو الحاسم؛ السطوع مجرد عدد الفوتونات.
طاقة الفوتون تعتمد على التردد (أو الطول الموجي)، ليس على السطوع -- ضوء أزرق خافت لا يزال يمتلك فوتونات ذات طاقة أعلى من ضوء أحمر ساطع. استخدم $E = h\nu$ مع التردد أو $E = hc/\lambda$ مع الطول الموجي، ولا تخلط بينهما. تأتي الطاقة في حزم ثابتة، لذا فقط فوتون يطابق تمامًا يسبب قفزة.
يسافر الضوء كـ فوتونات، كل منها يحمل $E = h\nu = hc/\lambda$، حيث $h$ هو ثابت بلانك. التردد الأعلى (الطول الموجي الأقصر) يعني فوتونًا أكثر طاقة، محددًا بالتردد وليس السطوع. يمتص الإلكترون فوتونًا فقط عندما تطابق طاقته تمامًا فجوة المستوى.