Як знайти імпульс фотона.

Фотон - найпоширеніша елементарна частинка у всесвіті. Він не має маси спокою і повною мірою проявляє властивості хвиль. Внаслідок цього в курсах квантової фізики шкіл та ВНЗ-ів вивченню фотонів приділяється велика увага. І перші завдання по даній темі будуть про те, як знайти імпульс фотона.
Вам знадобиться
  • - калькулятор;
  • - можливо, фізичний довідник.
Інструкція
1
Знайдіть імпульс фотона, знаючи його енергію. Проведіть обчислення за формулою p = E/c, де E - енергія, а c - швидкість фотона. Оскільки фотон є елементарною частинкою, у якої відсутня стан спокою, його швидкість завжди можна приймати рівною 3? 10 ^ 8 м/с. Іншими словами, імпульс буде дорівнює p = E/(3? 10 ^ 8) = (E? 10 ^ -8)/3.
2
Знаючи кутову частоту фотона, знайдіть його імпульс. Енергія фотона може бути обчислена як E = , де? - Кутова частота, а? = H/2? (Тут h - постійна Планка). Використовуючи зв'язок енергії та імпульсу, описану в першому кроці, уявіть формулу розрахунку імпульсу як: p = /c = h?/2? C.
3
Обчисліть імпульс фотона, знаючи показник частоти випромінювання світла. Використовуйте зв'язок між кутовою та лінійною частотою. Вона виражається як? = 2 , де? - Частота випромінювання. Оскільки, як було показано в попередньому кроці, p = h?/2? C, то імпульс може бути виражений через відношення: p = 2h /2? C = h?/C. Зверніть увагу на те, що, оскільки швидкість світла і постійна Планка - константи, імпульс фотона, фактично, залежить тільки від його частоти.
4
Знайдіть імпульс фотона на підставі значення довжини його хвилі. У загальному значенні довжина будь хвилі пов'язана з її частотою і швидкістю поширення ставленням? = V/F, де F - частота, а V - швидкість. Тому довжина хвилі фотона, що має швидкість світла, буде дорівнює? = C/?, де? - Його частота. Відповідно,? = C/?. Тому імпульс може бути виражений як p = h?/C = hc/? C = h/?.
Зверніть увагу
Швидкість світла при його поширенні в речовині може істотно відрізнятися від його швидкості у вакуумі. Враховуйте дана обставина при проведенні розрахунків.
Корисна порада
При проведенні розрахунків, пов'язаних з визначенням імпульсів елементарних частинок, у тому числі і фотонів, переводите всі значення в систему СІ. Постійну Планка h приймайте рівною 6,626? 10 ^ 34 Дж? С. Заздалегідь знайдіть відношення h/c для швидкого отримання значень імпульсів фотонів на підставі значень їх частот.