Як виміряти імпульс фотона та визначити довжину хвилі видимого світла з відомою частотою?

Zoya

34

Для измерения импульса фотона и определения длины волны видимого света с известной частотой, мы можем использовать эксперимент, основанный на явлении фотоэффекта. Фотоэффект — это явление испускания електронов металлом при его облучении светом.

Шаг 1: Подготовка экспериментальной установки
Нам понадобятся следующие компоненты:
- Источник света с известной частотой (например, лазер)
- Фотоэлемент или фотоэлектрическая ячейка
- Миллиамперметр для измерения фототока

Шаг 2: Проведение эксперимента
2.1 Расположите фотоэлемент таким образом, чтобы его поверхность была перпендикулярна лучам света.
2.2 Подключите миллиамперметр к фотоэлементу для измерения фототока.
2.3 Включите источник света с известной частотой и ожидайте стабилизации фототока.
2.4 Запишите значение фототока, измеряемого в миллиамперах.

Шаг 3: Расчет импульса фотона
Для расчета импульса фотона воспользуемся формулой:
\(p = \frac{h}{\lambda}\),
где \(p\) - импульс фотона,
\(h\) - постоянная Планка (\(6.62607004 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}\)),
\(\lambda\) - длина волны видимого света.

Шаг 4: Расчет длины волны видимого света
Для расчета длины волны видимого света воспользуемся формулой:
\(\lambda = \frac{c}{f}\),
где \(\lambda\) - длина волны видимого света,
\(c\) - скорость света в вакууме (\(2.998 \times 10^{8} \, \text{м/c}\)),
\(f\) - частота световых колебаний.

Шаг 5: Подстановка значений и вычисления
Подставьте измеренное значение фототока в формулу для импульса фотона и рассчитайте его значение.
Затем подставьте известную частоту света в формулу для длины волны и рассчитайте ее значение.

Шаг 6: Ответ
Опишите полученные значения импульса фотона и длины волны видимого света с известной частотой. Обоснуйте результаты, используя основные формулы и константы.

Например, если измеренный фототок составил 0.5 мА, а частота световых колебаний составила 5.0 * 10^14 Гц, то:

Импульс фотона:
\(p = \frac{6.62607004 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}}{\lambda}\)

Длина волны:
\(\lambda = \frac{2.998 \times 10^{8} \, \text{м/c}}{5.0 \times 10^{14} \, \text{Гц}}\)

Таким образом, для определения импульса фотона и длины волны видимого света с известной частотой, выполните все вышеуказанные шаги и получите результаты на основе проведенного эксперимента и соответствующих формул.