Wirtualne laboratorium/Fizyka/Fale elektromagnetyczne/Energia fotonu — barwa a energia

Energia fotonu — barwa a energia

Przesuwaj długość fali od fal radiowych po nadfiolet. Energia fotonu E=hc/λ rośnie, gdy fala się skraca — dlatego UV i rentgen są groźne, a fale radiowe nieszkodliwe. Zobacz falę EM i słupek energii.

Energia fotonu — barwa a energia
Fizyka · Fale elektromagnetyczne · Energia fotonu (FIZ.EM.PP.05)
Długość fali λ\lambda (skala log)501 nm
Foton o krótszej długości fali niesie energię:
długość fali λ
501 nm
częstotliwość f
598,18 THz
energia E
2,47 eV
pasmo
światło widzialne
🎯 Wyzwanie: trafuj energię fotonu
seria: 0

Dam Ci docelową energię fotonu — dobierz długość fali λ, by ją uzyskać. E = hc/λ = 1240/λ[nm].

Co się właśnie stało?

Skróciłeś długość fali — fala na ekranie zrobiła się gęstsza, a pakiet energii (foton) urósł. Krótsza fala to wyższa częstotliwość, a wyższa częstotliwość to większa energia fotonu.

Energia fotonu:

E=h f=h cλE = h\,f = \dfrac{h\,c}{\lambda}

— energia fotonu jest wprost proporcjonalna do częstotliwości i odwrotnie proporcjonalna do długości fali. hh — stała Plancka, cc — prędkość światła, λ\lambda — długość fali, f=c/λf=c/\lambda — częstotliwość.

Co to znaczy w praktyce?

Wszystkie fale EM biegną z tą samą prędkością cc, więc krótsza fala „mieści" więcej drgań na sekundę → wyższe ff → większe EE. Poręczny wzór w elektronowoltach:

E [eV]=1240λ [nm]E\,[\text{eV}] = \dfrac{1240}{\lambda\,[\text{nm}]}

Dlaczego UV i rentgen są groźne, a radio nie?

Foton UV lub rentgena niesie tysiące razy więcej energii niż foton światła widzialnego czy radiowego — wystarczająco, by rozbijać wiązania w cząsteczkach (jonizacja). Foton radiowy jest tak „lekki", że tego nie potrafi.

Po co Ci to na maturze:

E=hf=hc/λE = hf = hc/\lambda to podstawa zadań o fotonach, efekcie fotoelektrycznym i widmach. Chwyt: policz częstotliwość f=c/λf=c/\lambda, potem energię E=hfE=hf — albo od razu z E=1240/λ[nm]E=1240/\lambda[\text{nm}] w eV.

Zapamiętaj: krótsza fala → wyższa częstotliwość → większa energia fotonu. E=hc/λE = hc/\lambda, więc E∝1/λE \propto 1/\lambda.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Spodobał Ci się eksperyment? Udostępnij go.

Jest darmowy — podeślij znajomym ze szkoły.

Teoria i wzory

Energia fotonu

E=hf=hcλE = hf = \dfrac{hc}{\lambda} Krótsza fala niesie większą energię: foton fioletowy > czerwony, a UV i rentgen > światło widzialne.

Dlaczego UV szkodzi

Energia fotonu UV wystarcza, by rozrywać wiązania chemiczne w komórkach; fotony fal radiowych są zbyt słabe.

Oznaczenia: EE — energia fotonu, h≈6,63⋅10−34 J sh\approx6{,}63\cdot10^{-34}\ \mathrm{J\,s} — stała Plancka, ff — częstotliwość, cc — prędkość światła, λ\lambda — długość fali.

Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.

Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.

Uczysz w klasie albo korepetujesz? Prowadź uczniów w NexTutor →

Najczęstsze pytania

›

Który foton ma większą energię?

Ten o krótszej długości fali (wyższej częstotliwości): E=hf=hc/λ, więc fioletowy foton niesie więcej energii niż czerwony.

›

Dlaczego UV jest groźniejsze niż światło widzialne?

Ma krótszą falę, więc większą energię fotonu — wystarczającą, by rozrywać wiązania chemiczne w komórkach.

›

Co to stała Plancka?

Współczynnik h w E=hf, łączący energię fotonu z częstotliwością (h≈6,63·10⁻³⁴ J·s).

Teoria (klasa): FIZ.3.4.1 → Lekcja maturalna: FIZ.M.6.3 →

Powiązane eksperymenty

Efekt Comptona — foton ma pęd →Widmo fal elektromagnetycznych →Barwa gwiazdy — prawo Stefana-Boltzmanna i Wiena →Niebieska dioda LED — energia fotonu z przerwy energetycznej →Promienie X — odkrycie Röntgena →Zjawisko fotoelektryczne →