Як знайти довжину хвилі фотона


 

Згідно теорії квантово-хвильового дуалізму, електромагнітне випромінювання є одночасно потоком частинок і хвиль. Частинки мають енергію, відображену в електронвольт, а хвилі — довжину, відображену в метрах.



Вам знадобиться

— джерело світла з монохроматором;
- Вакуумний фотоелемент і вузли для складання реєструючої ланцюга;
- Дифракційна решітка і екран;
- Калькулятор, здатний працювати з числами в експоненційному поданні;
- Комп’ютер з доступом в інтернет і плагіном Flash Player.

Інструкція

  1. Щоб переконатися в тому, що електромагнітне випромінювання має квантові властивості, візьміть вакуумний фотоелемент, катод якого має червону кордон фотоефекту приблизно в середині діапазону регулювання монохроматора. Підключіть елемент до реєструючої ланцюга, схема і параметри якої залежать від його типу. Плавно регулюючи довжину хвилі в бік збільшення, зверніть увагу, що при певному її значенні показання вимірювального приладу зростуть стрибкоподібно. Якщо довжина хвилі занадто велика (а значить, енергія квантів занадто мала), фотоелемент не буде реагувати на випромінювання, яким би інтенсивним вони не пішли.
  2. Для доказу того факту, що електромагнітне випромінювання крім квантових властивостей володіє і хвильовими, пропустіть світло від джерела з монохроматором через дифракційну решітку і направте його на екран. Зверніть увагу на той факт, що зі зміною кольору відстань між максимумами на екрані буде змінюватися.
  3. Вказану в умовах завдання енергію кванта, виражену в електронвольт, переведіть в джоулі, для чого помножте на 1,602176487 (40) · 10 ^ (-19).
  4. Помножте один на одного постійну Планка, яка дорівнює 6,62606957 (29) · 10 ^ (-34) (безрозмірна величина), і швидкість світла, що дорівнює 299 792 458 м / с.
  5. Результат попереднього множення поділіть на обчислену раніше енергію, виражену в джоулях, і вийде довжина хвилі в метрах.
  6. Переведіть отриману довжину хвилі в такі одиниці, щоб результат було зручно висловлювати, не вдаючись до використання експоненціального обчислення. Наприклад, якщо такими одиницями виявляться нанометра, для перекладу в них помножте довжину хвилі в метрах на 10 ^ 9.
  7. За допомогою комп’ютера зі встановленим плагіном Flash Player обчислити довжину хвилі по енергії кванта можна в автоматичному режимі. Для цього перейдіть на наступну сторінку:

    У лівій частині сторінки (Wavelenght conversion) в поле Conversion choice виберіть варіант eV -> nm. У поле Value to convert введіть енергію фотона, виражену в електронвольт. Потім натисніть кнопку Calculate, і буде автоматично розрахована довжина хвилі в нанометрах.



Зверніть увагу

Будьте обережні при поводженні з обладнанням. Не торкайтеся високовольтних ланцюгів.