فيديو السؤال: حساب كمية حركة فوتون بمعلومية تردده الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

ما كمية حركة فوتون الأشعة فوق البنفسجية ذي التردد 1.5 بيتا هرتز؟ استخدم قيمة ثابت بلانك 6.63 في 10 أس سالب 34 جول ثانية. اكتب إجابتك بالصيغة العلمية لأقرب منزلتين عشريتين.

للإجابة عن هذا السؤال، علينا معرفة كيف يمكننا إيجاد علاقة تربط كمية حركة الفوتون بتردده. يمكن التعبير عن هذه العلاقة بدلالة ثابت بلانك وسرعة الضوء في الفراغ؛ حيث إن كمية حركة الفوتون تساوي ثابت بلانك في تردد الفوتون مقسومًا على سرعة الضوء في الفراغ. وبما أننا نريد تقريب الإجابة لأقرب منزلتين عشريتين فقط، فيمكننا اعتبار أن سرعة الضوء تساوي 3.00 في 10 أس ثمانية متر لكل ثانية.

بما أننا نريد أيضًا التعبير عن الإجابة النهائية بالصيغة العلمية، دعونا نعد كتابة التردد 1.50 بيتًا هرتز بدلالة الهرتز والصيغة العلمية فقط. وللقيام بذلك نتذكر أن واحد بيتا هرتز يساوي 10 أس 15 هرتز. إحدى الطرق المفيدة لتذكر هذا العدد هي تذكر التسلسل الهرمي للبادئات وفقًا للنظام الدولي للوحدات، وهو الجيجا ثم التيرا ثم البيتا. وبما أن الجيجا تساوي 10 أس تسعة، فإن التيرا تساوي 10 أس 12، والبيتا تساوي 10 أس 15. إذن، تردد الفوتون يساوي 1.50 في 10 أس 15 هرتز.

لدينا الآن قيمة كل من سرعة الضوء والتردد وثابت بلانك. ومن ثم، لا يتبقى لنا سوى التعويض بهذه القيم في المعادلة. إذن، يصبح لدينا 6.63 في 10 أس سالب 34 جول ثانية في 1.50 في 10 أس 15 هرتز مقسومًا على 3.00 في 10 أس ثمانية متر لكل ثانية. قد تبدو وحدة هذه الكمية معقدة بعض الشيء. هذا لأنه لدينا جول ثانية في هرتز مقسومًا على متر لكل ثانية. لكن تذكر أن وحدة القياس الكلية يجب أن تتوافق مع كمية الحركة.

الهرتز يساوي مقلوب الثانية. بعبارة أخرى يمكن التعبير عنه مباشرة باعتباره وحدة أساسية في النظام الدولي للوحدات. وبالمثل، الجول يساوي كيلوجرام متر مربع لكل ثانية تربيع. ومن ثم يمكن التعبير عن الجول مباشرة باعتباره وحدة أساسية في النظام الدولي للوحدات. والثانية والمتر هما وحدتان أساسيتان في النظام الدولي للوحدات. تذكر أن الوحدات الأساسية في النظام الدولي للوحدات تبنى بحيث تعطي أي مجموعة منها مجموعة أخرى من الوحدات الأساسية في النظام الدولي للوحدات دون إضافة أي عوامل عددية أخرى. وحدة قياس كمية الحركة في النظام الدولي للوحدات هي كيلوجرام متر لكل ثانية. إذن، بناء على ما تناولناه، فإن جول ثانية في هرتز على متر لكل ثانية يجب أن يساوي كيلوجرام متر لكل ثانية. ونحن نعرف ذلك حتى دون القيام بأي عمليات حسابية.

بكتابة هذه القيم على الآلة الحاسبة، نجد أن كمية حركة فوتون الأشعة فوق البنفسجية هذا تساوي 3.315 في 10 أس سالب 27 كيلوجرام متر لكل ثانية. وبالتقريب لأقرب منزلتين عشريتين، نحصل على الإجابة النهائية، وهي 3.32 في 10 أس سالب 27 كيلوجرام متر لكل ثانية.