Ilość fotonów

Budowa atomu. Promieniotwórczość i rozpady atomowe. Reakcje jądrowe. Fizyka ciała stałego. Zjawiska kwantowe i mechanika kwantowa.
zonker
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 16
Rejestracja: 6 lut 2009, o 17:58
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 4 razy
Pomógł: 2 razy

Ilość fotonów

Post autor: zonker »

Żarówka o mocy P=100W wysyła światło widzialne. Oblicz ile fotonów na sekundę emituje żarówka, przyjmując, że wysyła ona światło o określonej długości fali =\(\displaystyle{ 6 \cdot 10 ^{-7}}\) ?

I takie zostało przedstawione rozwiązanie:
\(\displaystyle{ 6 \cdot 10 ^{-7}= 600 nm}\)
P = 100W
t = 1s
\(\displaystyle{ P = \frac{W}{t}}\)
\(\displaystyle{ W = P \cdot t = 100}\)
I teraz ze wzoru:
\(\displaystyle{ W = h \cdot \frac{c}{\lambda} + E_{k}}\) h - stała Plancka = \(\displaystyle{ 6,62 \cdot 10^{-34}}\)
Mamy, że
\(\displaystyle{ E_{k} = W - \frac{hc}{\lambda}}\) Praktycznie wychodzi to ok 100
Potem mamy, że:
\(\displaystyle{ E_{k} = W - \frac{m v ^{2} }{2}}\)
Za v przyjmujemy prędkość światła c = \(\displaystyle{ 3 \cdot 10 ^{8}}\):
Więc m wynosi:
\(\displaystyle{ m = \frac{2 E _{k} }{v ^{2}}}\)
I wychodzi, że \(\displaystyle{ m = 66,7 \cdot 10 ^{-10}}\) kg
Przyjmując masę elektronu za masę fotonu \(\displaystyle{ me = 9,1 \cdot 10 ^{-31}}\)
I dzieląc m/me \(\displaystyle{ 7,33 \cdot 10 ^{21}}\)

Jednak nie rozumiem, skąd się wzięła masa równa \(\displaystyle{ 66,7 \cdot 10 ^{-10}}\) kg ? Domyślam się, że użyto tego wzoru: \(\displaystyle{ h \nu = W + \frac{mv ^{2} }{2}}\) . Zamiast \(\displaystyle{ \frac{mv ^{2} }{2}}\)można chwilowo napisać\(\displaystyle{ E_{k}}\).

Z tego co ja wyliczyłem to \(\displaystyle{ E_{k} = \frac{mv ^{2} }{2}}\) i pod v podkładamy prędkość światła \(\displaystyle{ c = 3 \cdot 10 ^{8}}\) co nam da\(\displaystyle{ \frac{200}{9 \cdot 10^{16} } = 22,(2) \cdot 10 ^{} -16}\). Czyli inaczej niż w tym rozwiązaniu. Za \(\displaystyle{ E_{k}}\) wziąłem to co tam wyszło, czyli ok 200.


Mógłby mi ktoś krok po kroku, dokładnie pokazać jak rozwiązać to zadanie? Oraz oznaczenia co jest czym.
Awatar użytkownika
nuclear
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1337
Rejestracja: 22 paź 2006, o 12:01
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 16 razy
Pomógł: 264 razy

Ilość fotonów

Post autor: nuclear »

w powyższym rozumowaniu źle zastosowano równanie Einsteina- Milikana.

wystarczy skorzystać z prostego wzoru na moc
\(\displaystyle{ P=\frac{\Delta E}{\Delta t}}\)
wiadomo że źródło w jednostce czasu emituje n fotonów o energii \(\displaystyle{ E=h\nu}\)
zestawiając to co napisane powyżej dostajemy

\(\displaystyle{ P=\frac{nh\nu}{\Delta t}}\)
teraz zostało ci znalezienie zależności między częstotliwością a długością fali.
zonker
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 16
Rejestracja: 6 lut 2009, o 17:58
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 4 razy
Pomógł: 2 razy

Ilość fotonów

Post autor: zonker »

Czyli przekształcając ten wzór otrzymamy:

\(\displaystyle{ n = \frac{Pt}{h \nu}}\)

I za P damy 100, za t damy 1, za h damy \(\displaystyle{ 6,62 \cdot 10^{-34}}\) a za \(\displaystyle{ \nu = 6 \cdot 10 ^{-7}}\)

Czyli powinno wyjść: \(\displaystyle{ \frac{100}{6,62 \cdot 10^{-34} \cdot 6 \cdot 10 ^{-7}} = \frac{100}{39,72 \cdot 10^{-41} } = 2,52 \cdot 10 ^{41}}\)

Tak powinno wyjść? Czy może źle z jednostkami? Bo nie wiem jak zrobić takie zadanie :/
Awatar użytkownika
nuclear
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1337
Rejestracja: 22 paź 2006, o 12:01
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 16 razy
Pomógł: 264 razy

Ilość fotonów

Post autor: nuclear »

nie za bardzo

ty wstawiasz pod częstotliwość (\(\displaystyle{ \mu}\)) długość fali. musisz znaleźć zależność między nimi i dopiero wstawić do wzoru.


\1000 post
zonker
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 16
Rejestracja: 6 lut 2009, o 17:58
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 4 razy
Pomógł: 2 razy

Ilość fotonów

Post autor: zonker »

A mógłbyś mi pokazać jak to dokładnie wygląda? Nie mam pojęcia jak zrobić to zadanie a potrzebuję go na dzisiaj :/
Awatar użytkownika
nuclear
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1337
Rejestracja: 22 paź 2006, o 12:01
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 16 razy
Pomógł: 264 razy

Ilość fotonów

Post autor: nuclear »

a słyszałeś o wzorze
\(\displaystyle{ v=\lambda f}\)
gdzie
f prędkość rozchodzenia się fali
\(\displaystyle{ \lambda}\) długość fali
v prędkość rozchodzenia się fali

teraz masz zagadkę korzystając z tego wzoru uzależnij częstotliwość fali od jej długość.
ODPOWIEDZ