Как вычислить энергию, массу и импульс фотона, если известна его длина волны?

Предмет вопроса: Вычисление энергии, массы и импульса фотона по известной длине волны.

Инструкция: Фотон - элементарная частица света, не имеющая массы покоя и движущаяся со скоростью света. Его энергия, масса и импульс связаны с его длиной волны следующими формулами:

Энергия фотона (E) вычисляется с использованием формулы Планка:
E = h * f
где h - постоянная Планка (6.62607015 × 10^(-34) Дж * с), а f - частота фотона, которая в свою очередь связана с длиной волны λ:
f = c / λ
где c - скорость света (около 3.0 × 10^(8) м/с).

Импульс фотона (P) и его масса (m) также могут быть выражены через длину волны:
P = h / λ
m = E / c^2

Дополнительный материал: Пусть известна длина волны фотона λ = 500 нм (нанометров). Каковы его энергия, масса и импульс?

Решение:
1. Вычисляем частоту фотона:
f = c / λ = (3.0 × 10^8 м/с) / (500 × 10^(-9) м) = 6.0 × 10^(14) Гц

2. Вычисляем энергию фотона, используя формулу Планка:
E = h * f = (6.62607015 × 10^(-34) Дж * с) * (6.0 × 10^(14) Гц) ≈ 3.98 × 10^(-19) Дж

3. Вычисляем импульс фотона:
P = h / λ = (6.62607015 × 10^(-34) Дж * с) / (500 × 10^(-9) м) ≈ 1.325 × 10^(-27) кг * м/с

4. Вычисляем массу фотона, используя формулу E = m * c^2:
m = E / c^2 ≈ (3.98 × 10^(-19) Дж) / ((3.0 × 10^8 м/с)^2) ≈ 4.42 × 10^(-36) кг

Таким образом, для данной длины волны фотона 500 нм, его энергия составляет приблизительно 3.98 × 10^(-19) Дж, импульс - 1.325 × 10^(-27) кг * м/с, а масса - 4.42 × 10^(-36) кг.

Совет: Чтобы лучше понять энергию, массу и импульс фотона, рекомендуется ознакомиться с основами физики, связанными с электромагнитным излучением и светом. Также полезно изучить материал о постоянной Планка и связях между энергией, массой и импульсом на уровне элементарных частиц.

Ещё задача: Используя длину волны 650 нм, вычислите энергию, массу и импульс фотона.