计算光线的总动能的方法
普朗克能量公式E=h·f ,光线的能量等于普朗克常数乘以光线的频率。
为什么光线的频率越高,光线的能量越大呢?
因为虽然光子的速度都是相同的,每秒钟299792458米,但是波长不同的光线一秒钟在29972458米的距离内传播的光子数目是不同的,光线一秒钟在299792458米距离内传播的光子数目与光的频率在数量上相等。
如波长是550纳米的绿色光的频率是5.4507719×10^14Hz 。则波长550纳米的绿色光一秒钟在299792458米距离内传播的光子数目是5.4507719×10^14(5.4507719乘以10的14次方)个。
波长是400纳米的红光的频率是7.49481145乘以10的14次方赫兹,它一秒钟在299792458米的距离内传播的光子数目就是7.49481145乘以10的14次方个。
波长是760纳米的紫光的频率是3.9446376乘以10的14次方,那么它一秒钟在299792458米距离内传播的光子数目就是3.9446376乘以10的14次方个。
所以在用动能定理计算光的能量的时候,二分之一乘以m,乘以299792458米/秒的平方,得到的是一个光子的动能,这时候再乘以光子的数目就得到了光子的总动能。
所以新的公式出来了:
光线在一秒钟内的的总动能等于光线的频率乘以一秒,再乘以单个光量子的能量。
单个光量子的能量可以用动能定理求出来,即等于单个光子的质量与光的速度的平方的乘积的一半。
公式:
E=f·T·1/2 ·m·v^2 (T=1秒)(E表示能量,f表示频率,时间T=1秒,m表示单个光子的质量,v表示光的速度)
计算过程:
由 E=f·T·1/2 ·m·v^2 (T=1秒)
得 E/f=T·1/2 ·m·v^2 (T=1秒)①
普朗克公式 E=h·f,所以E/f=h ②(能量除以频率等于普朗克常数)
由① 、② 得
h=T·1/2 ·m·v^2 (T=1秒)
(h=6.62607015×10^-34J·S ,v在这里等于光速299792458米/秒)
将数据代入公式,
6.62607015×10^-34焦耳·秒 = 1秒 × 1/2 × m × (299792458米/秒)^2
6.62607015×10^-34焦耳= 1/2 × m × (299792458米/秒)^2
m表示单个光子质量,所以单个光子在1秒内产生的动能6.62607015×10^-34焦耳。
(可以进一步求出单个光子的质量,最后求出单个光子的质量是1.47449946×10^-50千克。)
1.波长是550纳米的绿色光的频率是5.4507719×10^14Hz ,所以一条绿色光线在一秒内产生的能量是
E=f·T·1/2 ·m·v^2 (T=1s)
E=5.4507719×10^14/s×1s×6.62607015×10^-34J
E=5.4507719×10^14×6.62607015×10^-34J
E=3.61172×10^-19J
2.波长是400纳米的红光的频率是7.49481145×10^14Hz,所以一条红色光线在一秒内产生的能量是
E=f·T·1/2 ·m·v^2 (T=1秒,即T=1s)
E=7.49481145×10^14/s×1s×6.62607015×10^-34J
E=7.49481145×10^14×6.62607015
×10^-34J
E=4.96611×10^-19J
3.波长是760纳米的紫光的频率是3.9446376×10^14Hz,所以一条紫色光线在一秒内产生的能量是
E=f·T·1/2 ·m·v^2 (T=1秒,即T=1s)
E=3.9446376×10^14/s×1s×6.62607015×10^-34J
E=3.9446376×10^14×6.62607015×10^-34J
E=2.61374×10^-19J
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