foton enerjisi - Photon energy
Foton enerjisi , tek bir fotonun taşıdığı enerjidir . Enerji miktarı, fotonun elektromanyetik frekansı ile doğru orantılıdır ve dolayısıyla eşdeğer olarak dalga boyu ile ters orantılıdır . Fotonun frekansı ne kadar yüksek olursa, enerjisi de o kadar yüksek olur. Aynı şekilde, fotonun dalga boyu ne kadar uzun olursa enerjisi o kadar düşük olur.
Foton enerjisi, herhangi bir enerji birimi kullanılarak ifade edilebilir . Foton enerjisini belirtmek için yaygın olarak kullanılan birimler arasında elektronvolt (eV) ve joule (ayrıca mikrojoule gibi katları) bulunur. Bir joule 6.24 × 10 18 eV'ye eşit olduğundan, daha büyük birimler , radyo frekansı bölgesindekiler gibi daha düşük enerjili fotonların aksine, gama ışınları gibi daha yüksek frekanslı ve daha yüksek enerjili fotonların enerjisini belirtmekte daha faydalı olabilir. bir elektromanyetik spektrumun .
formüller
Fizik
Foton enerjisi frekansla doğru orantılıdır.
- enerjidir (J)
- olan Planck sabitesi : 6.62607015 x 10 -34 (m, 2 kg -1 )
- frekans (Hz)
Bu denklem Planck-Einstein ilişkisi olarak bilinir .
Bunlara ek olarak,
- E foton enerjisidir (Joule),
- λ fotonun dalga boyudur (metre),
- c olan ışık hızı saniyede 299792458 metre - vakumla
- h , Planck sabitidir - 6.62607015 × 10 −34 (m 2 kg -1 )
1 Hz'deki foton enerjisi 6.62607015 × 10 −34 J'ye eşittir
Bu, 4.135667697 × 10 −15 eV'ye (elektronvolt) eşittir
Elektronvoltlar
Enerji genellikle elektronvolt cinsinden ölçülür.
Mikrometre cinsinden dalga boyunu kullanarak elektronvolt cinsinden foton enerjisini bulmak için denklem yaklaşık olarak şöyledir:
Bu denklem yalnızca dalga boyu mikrometre cinsinden ölçüldüğünde geçerlidir.
1 μm dalga boyundaki foton enerjisi, yakın kızılötesi radyasyonun dalga boyu yaklaşık 1.2398 eV'dir.
In kimya , kuantum fiziği ve optik mühendisliği ,
Görmek
- E foton enerjisidir (joule),
- h , Planck sabitidir - 6.62607015 × 10 −34 (m 2 kg -1 )
- Yunan harfi ν ( nu ) fotonun olduğu frekans .
Örnekler
100 MHz'de yayın yapan bir FM radyo istasyonu , yaklaşık 4.1357 × 10 −7 eV enerjili fotonlar yayar . Bu çok küçük enerji miktarı , elektronun kütlesinin yaklaşık 8 × 10-13 katıdır (kütle-enerji denkliği yoluyla).
Çok yüksek enerjili gama ışınları , 100 GeV ila 1 PeV (10 11 ila 10 15 elektronvolt) veya 16 nanojul ila 160 mikrojül arası foton enerjilerine sahiptir . Bu, 2.42 × 10 25 ila 2.42 × 10 29 Hz frekanslarına karşılık gelir .
Fotosentez sırasında , belirli klorofil molekülleri, fotosistem I'de 700 nm dalga boyunda kırmızı ışık fotonlarını emer , bu her fotonun ≈ 2 eV ≈ 3 x 10 −19 J ≈ 75 k B T'lik bir enerjisine karşılık gelir , burada k B T termal enerjiyi ifade eder. 48 foton en az tek bir sentezi için gerekli olan glikoz CO molekül 2 ve su (kimyasal potansiyel farkı, 5 x 10 -18 % 35 maksimal enerji dönüşüm verimliliği J)
Ayrıca bakınız
- Foton
- Elektromanyetik radyasyon
- Elektromanyetik spektrum
- Planck sabiti ve Planck birimleri
- Planck-Einstein ilişkisi
- yumuşak foton