Какова скорость фотонов, если длина волны составляет 200 нанометров, и при этом энергию фотонов нужно считать равной кинетической энергии?

Физика 9 класс Свет и его свойства скорость фотонов длина волны 200 нанометров энергия фотонов кинетическая энергия физика 9 класс Новый

Чтобы определить скорость фотонов, зная их длину волны и предполагая, что энергия фотонов равна их кинетической энергии, мы можем воспользоваться следующими шагами:

Шаг 1: Определение энергии фотонов

Энергия фотонов (E) связана с длиной волны (λ) через уравнение:

E = h * c / λ

где:

• h - постоянная Планка (примерно 6.626 × 10^(-34) Дж·с),
• c - скорость света в вакууме (примерно 3 × 10^8 м/с),
• λ - длина волны в метрах (200 нанометров = 200 × 10^(-9) м).

Шаг 2: Подставим значения в формулу

Теперь подставим известные значения в уравнение для энергии:

E = (6.626 × 10^(-34) Дж·с * 3 × 10^8 м/с) / (200 × 10^(-9) м)

Шаг 3: Вычисление энергии

Теперь проведем вычисления:

• Сначала найдем числитель: 6.626 × 10^(-34) * 3 × 10^8 = 1.9878 × 10^(-25) Дж·м.
• Теперь разделим на длину волны: 1.9878 × 10^(-25) / (200 × 10^(-9)) = 9.939 × 10^(-19) Дж.

Шаг 4: Применение формулы кинетической энергии

Кинетическая энергия (K) фотона также может быть выражена через его массу и скорость (v):

K = (m * v^2) / 2

Однако для фотонов мы можем использовать связь между энергией и скоростью, так как масса фотонов равна нулю, но они имеют импульс. Энергия фотонов равна их кинетической энергии:

E = K = (m * v^2) / 2

Шаг 5: Упрощение уравнения

Так как мы знаем, что для фотонов их энергия равна E, и мы не можем напрямую использовать массу, так как она равна нулю, мы можем сказать, что:

E = p * c

где p - импульс, который можно выразить через v.

Шаг 6: Определение скорости

Скорость фотонов в вакууме всегда равна скорости света, которая составляет:

v = c = 3 × 10^8 м/с.

Ответ:

Таким образом, скорость фотонов с длиной волны 200 нанометров составляет 3 × 10^8 м/с.