web analytics

Ενέργεια ηλεκτρομαγνητικού κύματος και φωτονίου

Η πυκνότητα της ενέργειας του ηλεκτρομαγνητικού κύματος δεν εξαρτάται από τη συχνότητα. Εξαρτάται μόνο από το πλάτος της έντασης του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου. (Η αντίστοιχη εξίσωση είναι u = (ε0/2) E^2 + (1/2μ0) B^2.)

Η ενέργεια του φωτονίου, Ε = hf, εξαρτάται από τη συχνότητα.

Συμπέρασμα: Αν η ενέργεια του ηλεκτρομαγνητικού κύματος είναι ίση με το άθροισμα των ενεργειών των φωτονίων του, τότε, όταν η συχνότητα αυξάνεται/ελαττώνεται, για να διατηρείται σταθερή η πυκνότητα της ενέργειας, θα πρέπει λιγότερα/περισσότερα φωτόνια να υπάρχουν στον ίδιο όγκο. Είναι σωστό;

(Η εικόνα δεν έχει άμεση σχέση με το κείμενο.)

Loading

Subscribe
Ειδοποίηση για
6 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Διονύσης Μάργαρης
Αρχισυντάκτης
26/02/2023 8:23 ΠΜ

Καλημέρα Ανδρέα.
Λογικό δεν είναι;

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
26/02/2023 9:48 ΜΜ

Καλησπέρα Αντρέα και Διονύση.
Λίγο πιο αναλυτικά.

Η ολική πυκνότητα ενέργειας για το ηλεκτρομαγνητικό κύμα – ενέργεια ανά μονάδα όγκου – , σε μια περιοχή του χώρου,  είναι    uκυμ =  ½ε0Ε2 + Β2/2μ0
                  και τελικά U=εΕ2

και δεν εξαρτάται από την συχνότητα του κύματος.

Kάθε φωτόνιο έχει ενέργεια hf , το οποίο

σημαίνει ότι η συνολική ενεργειακή πυκνότητα ενός ΗΜ κύματος είναι:  Uσωμ=Nhf

όπου Ν είναι ο αριθμός των φωτονίων ανά ανά μονάδα όγκου

Και αυτό εξαρτάται από τη συχνότητα f του κύματος

Αυτές οι δύο εκφράσεις δίνουν πάντα την ίδια απάντηση αφού έχουμε την ίδια οντότητα είτε την θεωρήσουμε κύμα ή σύνολο φωτονίων: δηλαδή 

Uκυμ = Uσωμ

Συνεπώς, ο αριθμός των φωτονίων ανά μονάδα όγκου πρέπει να είναι ανάλογος του E2, και η σταθερά αναλογίας πρέπει να εξαρτάται από τη συχνότητα του κύματος.

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
27/02/2023 12:41 ΠΜ

Δεν ξέρω αν σου κάνει Ανδρέα.

Στο
https://www.brown.edu/research/labs/mittleman/sites/brown.edu.research.labs.mittleman/files/uploads/lecture04.pdf
Κοίτα την παράγραφο.
What is the energy in a light wave?