Comment résoudre une énergie à partir d'un problème de longueur d'onde
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Cet exemple de problème montre comment trouver l'énergie d'un photon à partir de sa longueur d'onde.
Points clés: trouver l'énergie photonique à partir de la longueur d'onde
- L'énergie d'une photo est liée à sa fréquence et à sa longueur d'onde. Il est directement proportionnel à la fréquence et inversement proportionnel à la longueur d'onde.
- Pour trouver l'énergie à partir de la longueur d'onde, utilisez l'équation d'onde pour obtenir la fréquence, puis branchez-la dans l'équation de Planck pour résoudre l'énergie.
- Ce type de problème, bien que simple, est un bon moyen de pratiquer le réarrangement et la combinaison d'équations (une compétence essentielle en physique et en chimie).
- Il est également important de signaler les valeurs finales en utilisant le nombre correct de chiffres significatifs.
Énergie du problème de longueur d'onde - Énergie du faisceau laser
La lumière rouge d'un laser hélium-néon a une longueur d'onde de 633 nm. Quelle est l'énergie d'un photon?
Vous devez utiliser deux équations pour résoudre ce problème:
La première est l'équation de Planck, qui a été proposée par Max Planck pour décrire comment l'énergie est transférée en quanta ou en paquets. L'équation de Planck permet de comprendre le rayonnement du corps noir et l'effet photoélectrique. L'équation est:
E = hν
où
E = énergie
h = constante de Planck = 6,626 x 10-34 J · s
ν = fréquence
La deuxième équation est l'équation d'onde, qui décrit la vitesse de la lumière en termes de longueur d'onde et de fréquence. Vous utilisez cette équation pour résoudre la fréquence à brancher dans la première équation. L'équation d'onde est:
c = λν
où
c = vitesse de la lumière = 3 x 108 m / sec
λ = longueur d'onde
ν = fréquence
Réorganisez l'équation à résoudre pour la fréquence:
ν = c / λ
Ensuite, remplacez la fréquence dans la première équation par c / λ pour obtenir une formule que vous pouvez utiliser:
E = hν
E = hc / λ
En d'autres termes, l'énergie d'une photo est directement proportionnelle à sa fréquence et inversement proportionnelle à sa longueur d'onde.
Il ne reste plus qu'à brancher les valeurs et obtenir la réponse:
E = 6,626 x 10-34 J · s x 3 x 108 m / sec / (633 nm x 10-9 m / 1 nm)
E = 1,988 x 10-25 J · m / 6,33 x 10-sept m E = 3,14 x -19 J
Répondre:
L'énergie d'un seul photon de lumière rouge provenant d'un laser hélium-néon est de 3,14 x -19 J.
Énergie d'une mole de photons
Alors que le premier exemple a montré comment trouver l'énergie d'un seul photon, la même méthode peut être utilisée pour trouver l'énergie d'une mole de photons. Fondamentalement, ce que vous faites est de trouver l'énergie d'un photon et de la multiplier par le nombre d'Avogadro.
Une source de lumière émet un rayonnement d'une longueur d'onde de 500,0 nm. Trouvez l'énergie d'une mole de photons de ce rayonnement. Exprime la réponse en unités de kJ.
Il est typique d'avoir besoin d'effectuer une conversion unitaire sur la valeur de la longueur d'onde afin de la faire fonctionner dans l'équation. Tout d'abord, convertissez nm en m. Nano- est 10-9, il vous suffit donc de déplacer la décimale sur 9 points ou de la diviser par 109.
500,0 nm = 500,0 x 10-9 m = 5 000 x 10-sept m
