Каковы значения энергии, массы и импульса фотонов в инфракрасной области спектра?

Тема: Значения энергии, массы и импульса фотонов в инфракрасной области спектра

Пояснение: В инфракрасной области спектра находятся фотоны с длиной волны больше, чем видимый свет, и имеют меньшую энергию. Значения энергии (E), массы (m) и импульса (p) фотонов в инфракрасной области связаны между собой следующим образом:

1. Энергия фотона (E) в инфракрасной области определяется формулой Планка: E = hf, где h - постоянная Планка (6,626 x 10^-34 Дж⋅с), f - частота фотона. Частота (f) связана с длиной волны (λ) следующим образом: f = c/λ, где c - скорость света (299,792,458 м/с).

2. Масса фотона (m) в инфракрасной области равна нулю. Согласно специальной теории относительности, фотоны являются частицами с нулевой массой.

3. Импульс фотона (p) в инфракрасной области связан с его энергией следующим образом: p = E/c.

Например:
Предположим, что у нас есть фотон в инфракрасной области спектра с частотой 3 x 10^13 Гц. Найдем его энергию, массу и импульс.

Решение:
1. Найдем длину волны фотона: λ = c/f = (299,792,458 м/с) / (3 x 10^13 Гц) ≈ 9.993 x 10^-6 м.

2. Найдем энергию фотона: E = hf = (6,626 x 10^-34 Дж⋅с) x (3 x 10^13 Гц) ≈ 1.988 x 10^-20 Дж.

3. Так как фотоны в инфракрасной области имеют нулевую массу, масса фотона будет равна нулю.

4. Найдем импульс фотона: p = E/c = (1.988 x 10^-20 Дж) / (299,792,458 м/с) ≈ 6.628 x 10^-28 кг⋅м/с.

Совет: Чтобы лучше понять концепцию фотонов в инфракрасной области спектра, полезно изучить основы электромагнитного излучения, спектральные законы и формулы, связанные с энергией, массой и импульсом фотонов.

Закрепляющее упражнение: Длина волны фотона в инфракрасной области составляет 2 мкм. Найдите его энергию и импульс.