نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل انتقال إلكترون في ذرة هيدروجين من 𝑛 يساوي اثنين إلى 𝑛 يساوي واحدًا، باعثًا فوتونًا عند حدوث ذلك. ما طاقة الفوتون بالإلكترون فولت؟ قرب إجابتك لأقرب منزلة عشرية. ما طاقة الفوتون بالجول؟ اكتب إجابتك بالصيغة العلمية، لأقرب منزلتين عشريتين.
يطلب منا في هذا السؤال إيجاد الكمية نفسها. ولكن بوحدتي طاقة مختلفتين. دعونا نبدأ بالجزء الأول ونحسب طاقة الفوتون بالإلكترون فولت. بما أن الإلكترون يهبط إلى مستوى طاقة أقل، فلا بد من انبعاث الطاقة منه. وهذه الطاقة تنبعث عبر الفوتون. تذكر أن فرق الطاقة بين المستويين الابتدائي والنهائي للإلكترون، الذي نطلق عليه 𝛥𝐸، يناظر طاقة الفوتون المنبعث أو يساوي نفس قيمتها.
يمكننا حساب قيمة 𝛥𝐸، ومن ثم طاقة الفوتون، من خلال طرح طاقة الترابط لمستوى الطاقة الأول من طاقة الترابط لمستوى الطاقة الثاني. هاتان القيمتان معطاتان في الشكل، لذا دعونا نعوض بهما. سيصبح لدينا: 𝛥𝐸 يساوي سالب 3.40 إلكترون فولت ناقص سالب 13.6 إلكترون فولت، وهو ما يساوي 10.2 إلكترون فولت لأقرب منزلة عشرية. هذه هي الطاقة التي تنبعث من الإلكترون عن طريق الفوتون. ومن ثم، فإن طاقة الفوتون تساوي 10.2 إلكترون فولت.
والآن، سننتقل إلى الجزء الثاني من السؤال، سيتعين علينا فقط تحويل طاقة الفوتون من وحدة الإلكترون فولت إلى وحدة الجول. لفعل ذلك، تذكر أن الإلكترون فولت الواحد يساوي 1.60 في 10 أس سالب 19 جول. لذا يمكننا ضرب طاقة الفوتون التي أوجدناها سابقًا في معامل التحويل هذا، وهو ما يساوي واحدًا فقط، ونحذف وحدتي الإلكترون فولت. ثم بحساب ذلك على الآلة الحاسبة، نحصل على: 1.6320 في 10 أس سالب 18 جول. هذه القيمة مكتوبة بالفعل بالصيغة العلمية، لذا علينا فقط أن نقربها إلى أقرب منزلتين عشريتين. ومن ثم، فإن طاقة الفوتون تساوي 1.63 في 10 أس سالب 18 جول.
هنا، قد نلاحظ أنه من الأسهل التعامل مع عدد مثل 10.2 بدلًا من 1.63 في 10 أس سالب 18. هذا مثال جيد يوضح كيف يمكن أن يكون استخدام وحدة الإلكترون فولت أكثر ملاءمة من استخدام وحدة الجول في سياقات معينة على الرغم من أن كلًّا منهما يقيس الطاقة، وهاتان القيمتان اللتان حسبناهما متكافئتان. وبذلك نكون قد تعرفنا على كيفية التعبير عن طاقة الفوتون المنبعث باستخدام كل من وحدتي الإلكترون فولت والجول.
