Энергия и импульс

Физика > Энергия и импульс

 

Как выглядят энергия и импульс электромагнитной волны. Рассмотрите длину электромагнитной волны, значение постоянной Планка, формулу энергии и импульса.

Электромагнитные волны обладают импульсом, связанным с их длиной волны и частотой.

Задача обучения

• Объединить энергию электромагнитной волны с частотой и длиной.

Основные пункты

• Макс Планк сумел доказать, что энергия фотона квантуется и способна существовать в постоянной Планка (h – 6.626 х 10^-34 Дж · с).– энергия (E) фотона в зависимости от частоты (f) или длины волны (λ).– импульс (p) фотона в виде функции энергии, частоты или длины волны.

Термины

• Длина волны – продолжительность цикла волны, вычисленная по дистанции между пиками или впадинами.
• Фотон – квант света, изучаемый как дискретная частичка с нулевым показателем массы в состоянии покоя.
• Частота – коэффициент числа повторяющегося явления за временной промежуток: f = n/t.

Электромагнитные волны можно описать с позиции потоков фотонов. Они лишены массы, но обладают энергией. О волнах знали мало до 1900-х гг., когда Макс Планк и Альберт Эйнштейн детально изучали эти явления и создали теории, используемые до сих пор.

Планк полагал, что черные тела (тепловые излучатели) и прочие формы электромагнитных лучей существуют не в качестве спектров, а как дискретная квантованная форма. То есть, это определенная разновидность энергии. В своих расчетах ученый вывел постоянную Планка – 6.626 х 10^-34 Дж · с.

Энергия

Формула для поиска энергии:

Отметим, что энергия не способна принимать значения. Она может существовать только с привязкой к постоянной Планка. Поэтому энергия «квантуется».

Длина волны синусоидальной функции (λ)

Импульс

В классическом смысле это произведение массы и скорости. Кажется, что странно использовать это понятие в электромагнитных лучах, лишенных этих характеристик. Но Эйнштейну удалось доказать, что в определенных ситуациях свет способен вести себя как частица, а значит, есть двойственность волновых частичек. Если не забывать, что она связана с энергией и массой (E = mc²), то видно, что волна обладает не только уравнением с массой, но и импульсом.

Ученый доказал, что импульс фотона выступает соотношением энергии к световой скорости.

Если подставить E на место , то мы отменим с и сравним импульс с простым отношением постоянной Планка к длине волны.

---