فيديو السؤال: إيجاد تردد فوتون بمعلومية كمية حركته الفيزياء • الصف الثالث الثانوي

نسخة الفيديو النصية

كمية حركة فوتون تساوي 1.11 في 10 أس سالب 33 كيلوجرام متر لكل ثانية. ما تردد الفوتون؟ استخدم القيمة 6.63 في 10 أس سالب 34 جول ثانية لثابت بلانك. قرب إجابتك لأقرب ميجا هرتز.

للإجابة عن هذا السؤال، علينا حساب تردد الفوتون بمعلومية كمية حركته، ثم كتابة هذا التردد بوحدة الميجا هرتز.

يمكن التعبير عن كمية حركة الفوتون كالآتي: ‪𝑃‬‏، كمية حركة الفوتون؛ تساوي ‪ℎ‬‏، ثابت بلانك؛ في ‪𝑓‬‏، تردد الفوتون؛ على ‪𝑐‬‏، سرعة الضوء في الفراغ. وبما أننا نعرف كمية الحركة ونحاول إيجاد التردد، هيا نعد ترتيب هذه المعادلة بضرب طرفيها في ‪𝑐‬‏ على ‪ℎ‬‏. في الطرف الأيسر، لدينا كمية الحركة في سرعة الضوء على ثابت بلانك. وفي الطرف الأيمن، ‪𝑐‬‏ على ‪𝑐‬‏ يساوي واحدًا، و‪ℎ‬‏ على ‪ℎ‬‏ يساوي واحدًا أيضًا، إذن يتبقى لدينا التردد فقط.

أعطانا السؤال قيمة كمية حركة الفوتون، وكذلك قيمة ثابت بلانك. إذن، آخر قيمة نريدها هي قيمة سرعة الضوء في الفراغ. في هذا السؤال، يكفي استخدام القيمة 3.00 في 10 أس ثمانية متر لكل ثانية لسرعة الضوء. فدائمًا ما تكون هذه القيمة مناسبة لسرعة الضوء. وإذا أجرينا العملية الحسابية واكتشفنا أن النتيجة ليست بالدقة الكافية، فكل ما علينا فعله هو إجراء العملية الحسابية نفسها مرة أخرى، ولكن بقيمة أدق لسرعة الضوء.

ومع ذلك، بالنسبة إلى هذا السؤال تحديدًا، نحن نعلم بالفعل أن منزلتين عشريتين كافيتان؛ لأن القيمتين المعطاتين في السؤال مقربتان لأقرب منزلتين عشريتين فقط، وهو ما يعني أن التقريب لأقرب منزلتين عشريتين هو كل ما نحتاج إليه.

بالتعويض بالقيم، يكون لدينا 1.11 في 10 أس سالب 33 كيلوجرام متر لكل ثانية مضروبًا في 3.00 في 10 أس ثمانية متر لكل ثانية مقسومًا على 6.63 في 10 أس سالب 34 جول ثانية. كيلوجرام متر لكل ثانية في متر لكل ثانية يساوي كيلوجرام متر مربع لكل ثانية مربعة، وهذا هو الجول. إذن، الوحدة في البسط هي الجول، والوحدة في المقام هي الجول ثانية. جول على جول ثانية يساوي مقلوب الثانية، وهو الهرتز. إذن، الوحدة الإجمالية لهذه الكمية هي الهرتز، وهو ما يدل على أن خطواتنا صحيحة لأن الهرتز وحدة التردد.

بحساب قيمة الجزء العددي في هذه العملية الحسابية، نحصل على 502.262 وهكذا مع توالي الأرقام في 10 أس ستة بوحدة الهرتز. تذكر أننا نريد الإجابة بوحدة الميجا هرتز. نتذكر أن الميجا هرتز الواحدة تساوي 10 أس ستة هرتز. بالنظر مرة أخرى إلى إجابتنا، نجد أنها على صورة جزء عشري مضروب في 10 أس ستة هرتز. إذن، يمكننا التعويض عن 10 أس ستة هرتز بالميجا هرتز للحصول على الإجابة بوحدة مناسبة.

أخيرًا، نريد تقريب الإجابة لأقرب ميجا هرتز، وهو ما يعني تقريب 502.262 وهكذا مع توالي الأرقام لأقرب عدد صحيح. أقرب عدد صحيح إلى 502.262 وهكذا مع توالي الأرقام هو 502. إذن، تردد الفوتون يساوي 502 ميجا هرتز. وهذا التردد ينتمي إلى منطقة موجات الراديو ذات الترددات الفائقة العلو من الطيف الكهرومغناطيسي.