فيديو السؤال: إيجاد طاقة الفوتون بمعلومية تردده الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

ما طاقة الفوتون الذي تردده 5.50 في 10 أس 14 هرتز؟ استخدم 6.63 في 10 أس سالب 34 جول ثانية لقيمة ثابت بلانك. اكتب إجابتك بالصيغة العلمية، لأقرب منزلتين عشريتين.

مطلوب منا في هذا السؤال ربط طاقة الفوتون بتردده، ونتوقع أن تتضمن هذه العلاقة القيمة الصريحة المعطاة لثابت بلانك. وبالفعل، تتحدد طاقة الفوتون من الصيغة ‪𝐸‬‏ يساوي ‪ℎ𝑓‬‏؛ حيث ‪𝐸‬‏ هي طاقة الفوتون، و‪ℎ‬‏ هو ثابت بلانك، و‪𝑓‬‏ هو تردد الفوتون. باستخدام هذه الصيغة، نلاحظ أن 5.50 في 10 أس 14 هرتز، وهو تردد الفوتون، في 6.63 في 10 أس سالب 34 جول ثانية، وهي القيمة المعطاة لثابت بلانك، سيعطينا الطاقة التي نبحث عنها. ‏5.50 في 6.63 يساوي 36.465. إذن بالصيغة العلمية، لدينا 3.6465 في 10 أس سالب 19 هرتز جول ثانية.

تذكر أن الهرتز يعرف بأنه مقلوب الثانية، والعلاقة هي واحد إلى واحد. واحد هرتز يساوي مقلوب واحد ثانية. هذا يعني أن الهرتز يندمج مع الثانية لنحصل على كمية لا بعدية؛ لأن هرتز ثانية يساوي ثانية لكل ثانية، أي يساوي واحدًا. وهكذا نجد أن الوحدة النهائية هي الجول، وهو أمر جيد؛ لأننا نبحث عن طاقة، والجول هو وحدة الطاقة. آخر ما علينا فعله هو تقريب الناتج لأقرب منزلتين عشريتين، ونجد أن طاقة الفوتون تساوي 3.65 في 10 أس سالب 19 جول.

عندما نتعامل مع الفوتونات، غالبًا ما يكون من المناسب التعبير عن طاقاتها بوحدة الإلكترون فولت. هذه الطاقة تكافئ حوالي 2.3 إلكترون فولت. ‏2.3 إلكترون فولت هو مقدار من الطاقة يزيد قليلًا عن الفرق بين طاقة حالتي الإثارة الثانية والثالثة لذرة الهيدروجين. وعلى الرغم من أن الإجابة عن هذا السؤال لا تحتاج إلى معرفة أي شيء عن ذرة الهيدروجين أو طاقة الفوتون بوحدة الإلكترون فولت، يساعدنا التفكير في هذه العلاقات على تكوين حس بديهي لمقاييس الطاقة ذات الصلة في الفيزياء الذرية والنووية.