Постоянная планка – одна из основных постоянных в физике, обозначаемая символом h. Эта константа является квантом действия и имеет фундаментальное значение в квантовой механике. Одним из способов определения постоянной планка является формула через напряжение, которая была введена Альбертом Эйнштейном в его работе о фотоэлектрическом эффекте.
Формула через напряжение позволяет связать энергию фотона света с частотой этого света. Она выражается следующим образом: Eph = h · ν , где Eph - энергия фотона, h - постоянная планка, ν - частота света.
Эта формула находит широкое применение в различных областях физики, таких как оптика, фотоэлектрический эффект, электромагнитные волны и другие. Она позволяет установить связь между явлениями, связанными с частотой света, и энергетическими свойствами фотонов.
Пример расчета: рассмотрим случай, когда частота света равна 5·10^14 Гц. Подставляя эту величину в формулу, получим: Eph = 6,63·10^-34 Дж·с · 5·10^14 Гц = 3,32·10^-19 Дж.
Определение постоянной планки через напряжение
Постоянная планки является одной из важных фундаментальных констант в физике. Она обозначается символом h и имеет значение приблизительно равное 6,626 x 10^-34 Дж·с. Постоянная планки впервые была предложена Максом Планком в 1900 году.
В квантовой механике постоянная планки играет ключевую роль и связана с основными понятиями, такими как энергия кванта и длина волны частицы. Существует несколько способов определить постоянную планки, один из которых основан на измерении эффекта фотоэлектрического явления.
Для определения постоянной планки через напряжение необходимо провести следующие шаги:
- Собрать фотоэлемент: фотоэлемент является основным элементом, используемым для измерения фотоэлектрического эффекта. Он состоит из катода и анода, расположенных в вакуумной камере.
- Подключить внешнюю цепь: подключить к фотоэлементу внешний источник постоянного напряжения.
- Измерить потенциал остановки: изменять величину напряжения, пока не достигнется потенциал остановки, при котором фототок отсутствует.
Потенциал остановки можно измерить с помощью вольтметра, подключив его к аноду фотоэлемента. Постоянная планки может быть определена по следующей формуле:
| Формула: | h = eV / f |
|---|---|
| где: | h - постоянная Планка |
| e - заряд электрона (приближенно равный 1,6 x 10^-19 Кл) | |
| V - потенциал остановки | |
| f - частота света, вызывающего фотоэффект |
Итак, путем измерения потенциала остановки фотоэлемента и частоты света, вызывающего фотоэффект, можно определить постоянную Планка с использованием данной формулы.
Принцип работы формулы постоянной планки
Формула постоянной планки, или формула Планка-Эйнштейна, является основой квантовой теории света и описывает зависимость энергии кванта света от его частоты. Формула выражается следующим образом:
E = h * f
где:
- E - энергия кванта света
- h - постоянная Планка (универсальная константа)
- f - частота света
Постоянная Планка (h) имеет значение около 6,62607015 * 10-34 Дж·с. Она была введена Максом Планком в 1900 году и определяет минимальное количество энергии, которое может поглощать или излучать система. Таким образом, формула постоянной планки связывает энергию и частоту света, позволяя нам рассчитывать энергию отдельных квантов света.
Формула Планка-Эйнштейна играет важную роль в физике и научных исследованиях. Она помогает объяснить такие физические явления, как фотоэффект, излучение абсолютно черного тела и квантовая теория электромагнитного излучения. Формула также использовалась для развития квантовой механики и открытия новых явлений в мире микрочастиц и электромагнитного излучения.
Использование формулы постоянной планки позволяет проводить расчеты и предсказывать поведение квантов света в различных физических системах. Она предоставляет фундаментальное понимание свойств света и его взаимодействия с веществом, а также находит применение в различных областях науки и техники, от фотоэлектроники до оптики и фотоники.
Примеры расчета постоянной планки через напряжение
Постоянная планка (или постоянная Планка) – это физическая константа, которая обозначается символом ʕȉ–ℓ и имеет значение приблизительно равное 6.62607015 × 10-34 Дж·с.
Если известно значение постоянной планки и напряжение, можно рассчитать частоту излучения или энергию одного фотона с использованием формулы:
E = ʕȉ–ℓ × f
f = E / ʕȉ–ℓ
где E - энергия фотона, f - частота излучения.
Пример 1
Предположим, что мы имеем значение напряжения равное 5 В. Требуется рассчитать энергию фотона и его частоту.
- Значение постоянной планки: ʕȉ–ℓ = 6.62607015 × 10-34 Дж·с
- Значение напряжения: V = 5 В
- Рассчитаем энергию фотона, используя формулу E = ʕȉ–ℓ × f:
- E = (6.62607015 × 10-34 Дж·с) × (5 В) = 3.313035075 × 10-33 Дж
- Рассчитаем частоту излучения, используя формулу f = E / ʕȉ–ℓ:
- f = (3.313035075 × 10-33 Дж) / (6.62607015 × 10-34 Дж·с) = 5 × 108 Гц
Таким образом, энергия фотона составляет 3.313035075 × 10-33 Дж, а его частота равна 5 × 108 Гц.
Пример 2
Пусть дано значение напряжения 10 В. Необходимо рассчитать энергию фотона и его частоту.
- Значение постоянной планки: ʕȉ–ℓ = 6.62607015 × 10-34 Дж·с
- Значение напряжения: V = 10 В
- Рассчитываем энергию фотона, используя формулу E = ʕȉ–ℓ × f:
- E = (6.62607015 × 10-34 Дж·с) × (10 В) = 6.62607015 × 10-33 Дж
- Рассчитываем частоту излучения, используя формулу f = E / ʕȉ–ℓ:
- f = (6.62607015 × 10-33 Дж) / (6.62607015 × 10-34 Дж·с) = 109 Гц
Таким образом, энергия фотона составляет 6.62607015 × 10-33 Дж, а его частота равна 109 Гц.
Вопрос-ответ
Что такое постоянная планка?
Постоянная планка (обозначается символом h) - это фундаментальная константа, которая связывает энергию и частоту электромагнитного излучения. Она была впервые введена в квантовую физику Максом Планком и имеет значение приблизительно 6,62607015 x 10^(-34) Дж*с.
Почему постоянная планка имеет формулу через напряжение?
Формула, связывающая постоянную планка и напряжение, была введена Альбертом Эйнштейном в его работе о фотоэлектрическом эффекте. Он показал, что энергия фотонов, испускаемых при фотоэлектрическом эффекте, зависит только от частоты излучения и не зависит от его интенсивности. Таким образом, энергия фотонов может быть выражена через электрическое напряжение, которое необходимо приложить к фотоэлементу, чтобы остановить выход минимальной энергии фотонов.
Как вычислить постоянную планка по известному напряжению?
Для вычисления постоянной планка по известному напряжению можно использовать формулу: h = (e * V) / f, где h - постоянная планка, e - заряд электрона (приблизительно 1,602176634 x 10^(-19) Кл), V - напряжение, приложенное к фотоэлементу, f - частота излучения. Подставив известные значения в эту формулу, можно вычислить постоянную планка.
Какая физическая величина измеряется при использовании формулы через напряжение?
При использовании формулы через напряжение измеряется постоянная планка (h), которая имеет размерность энергии умноженной на время (Дж*с). Эта величина определяет квантовые свойства излучения и используется в различных областях физики, таких как электродинамика, квантовая механика и оптика.
Можно ли использовать формулу через напряжение для расчета постоянной планка в других единицах измерения?
Да, формула через напряжение может быть использована для расчета постоянной планка в разных системах единиц. В этом случае необходимо учесть различия в единицах измерения напряжения (например, в СИ - вольты, в Гауссовой системе - статвольты) и частоты излучения (например, в СИ - герцы, в Гауссовой системе - радианы/сек).
