1. Найдите энергию, массу и импульс фотона, чья длина волны равна 360 нм и соответствует ультрафиолетовому излучению

Содержание вопроса: Фотоэффект и свойства фотонов

Разъяснение: Фотоэффект является явлением, которое происходит при взаимодействии света с веществом. При этом фотоны, которые являются элементарными частицами света, поглощаются атомами вещества. Каждый фотон имеет определенную энергию, массу и импульс, которые можно вычислить с использованием соотношения между энергией света и его волновой длиной. Это соотношение известно как формула Планка-Эйнштейна:

E = h * ν

где E - энергия фотона, h - постоянная Планка (6,62607015 × 10^-34 Дж * с), ν - частота света.

Масса фотона может быть вычислена с использованием известного соотношения между энергией и массой (известное уравнение Альберта Эйнштейна):

E = m * c^2

где m - масса фотона, c - скорость света (3 × 10^8 м/с).

Импульс фотона можно найти, используя известную формулу:

p = E / c

где p - импульс фотона.

Доп. материал:
1. Для фотона с длиной волны 360 нм (или 360 × 10^-9 м), мы можем использовать формулу Планка-Эйнштейна, чтобы найти его энергию:
E = h * c / λ = (6,62607015 × 10^-34 Дж * с) * (3 × 10^8 м/с) / (360 × 10^-9 м) = 5,50306679 × 10^-19 Дж.

Масса фотона рассчитывается с использованием формулы Эйнштейна:
m = E / c^2 = (5,50306679 × 10^-19 Дж) / (3 × 10^8 м/с)^2 = 6,1158527627 × 10^-36 кг.

Импульс фотона найдем с использованием известной формулы:
p = E / c = (5,50306679 × 10^-19 Дж) / (3 × 10^8 м/с) = 1,8343555963 × 10^-27 Н * с.

2. Для фотонов рентгеновского излучения с длиной волны 4 * 10^-11 м, мы можем использовать те же формулы:
E = h * c / λ = (6,62607015 × 10^-34 Дж * с) * (3 × 10^8 м/с) / (4 * 10^-11 м) = 4,9695526125 × 10^-18 Дж.

Масса:
m = E / c^2 = (4,9695526125 × 10^-18 Дж) / (3 × 10^8 м/с)^2 = 5,521725125 × 10^-35 кг.

Импульс:
p = E / c = (4,9695526125 × 10^-18 Дж) / (3 × 10^8 м/с) = 1.6565175375 × 10^-26 Н * с.

3. Для фотона красного света с волновой длиной 0,72 × 10^-6 м:
E = h * c / λ = (6,62607015 × 10^-34 Дж * с) * (3 × 10^8 м/с) / (0,72 × 10^-6 м) = 2,7493836 × 10^-19 Дж.

Масса:
m = E / c^2 = (2,7493836 × 10^-19 Дж) / (3 × 10^8 м/с)^2 = 3,05598177 × 10^-36 кг.

Импульс:
p = E / c = (2,7493836 × 10^-19 Дж) / (3 × 10^8 м/с) = 9,164612 × 10^-28 Н * с.

4. Для фотона излучения с частотой 5 * 10^14 Гц:
E = h * ν = (6,62607015 × 10^-34 Дж * с) * (5 × 10^14 Гц) = 3,313035075 × 10^-19 Дж.

Масса:
m = E / c^2 = (3,313035075 × 10^-19 Дж) / (3 × 10^8 м/с)^2 = 3,6844834168 × 10^-36 кг.

Импульс:
p = E / c = (3,313035075 × 10^-19 Дж) / (3 × 10^8 м/с) = 1,104345025 × 10^-27 Н * с.

Совет: Для лучшего понимания формул и понятий, связанных с фотоэффектом и свойствами фотонов, рекомендуется изучить основные принципы квантовой физики, в том числе работы Макса Планка и Альберта Эйнштейна. Понимание этих принципов поможет разобраться в том, как свет взаимодействует с веществом и как фотоны обладают энергией, массой и импульсом.

Закрепляющее упражнение: Найдите энергию, массу и импульс фотона, чья длина волны составляет 500 нм.

Тема урока: Фотоны и энергия излучения

Пояснение: Фотон - это элементарная частица света, несущая энергию. Энергия фотона связана с его длиной волны или частотой по формуле Э = h * ν, где Э - энергия фотона, h - постоянная Планка (6.626 * 10^-34 Дж * с), ν - частота излучения. Импульс фотона равен p = Э / c, где с - скорость света (3 * 10^8 м/с). Масса фотона может быть найдена по формуле m = Э / с^2.

Пример:
1. Для нахождения энергии фотона с длиной волны 360 нм:
- Длина волны в метрах: λ = 360 * 10^-9 м.
- Частота излучения: ν = c / λ = (3 * 10^8 м/с) / (360 * 10^-9 м) ≈ 8.33 * 10^14 Гц.
- Энергия фотона: Э = h * ν = (6.626 * 10^-34 Дж * с) * (8.33 * 10^14 Гц) ≈ 5.51 * 10^-19 Дж.
- Импульс фотона: p = Э / c = (5.51 * 10^-19 Дж) / (3 * 10^8 м/с) ≈ 1.84 * 10^-26 кг * м/с.
- Масса фотона: m = Э / c^2 = (5.51 * 10^-19 Дж) / (3 * 10^8 м/с)^2 ≈ 6.13 * 10^-36 кг.

Совет: Для лучшего понимания концепции фотонов и энергии излучения, рекомендуется ознакомиться с основами электромагнитного излучения, волн и частот. Также полезно знать основные константы, такие как постоянная Планка и скорость света.

Дополнительное задание: Какую энергию несет фотон излучения с длиной волны 500 нм? Найдите массу и импульс этого фотона.