Foton (Işık Teorileri)

Yönetici Mesaj Sayısı : 1117 Rep Gücü : 470 Kayıt tarihi : 13/08/08

Foton ışığın parçacık modeli için Einstein tarafından geliştirilen bir kavramdır. Einstein'e göre ışık durgun kütlesi sıfır olan enerji paketçikleri gibi davranan parçacıklardan oluşur. Bu parçacıklara foton adı verilmiştir. Fotonlar boşlukta ışık hızıyla hareket eden, hareket ederken tıpkı bir dalga gibi frekansı ve dalga boyu olan, ve bu frekansa göre enerji taşıyan parçacıklardır. Bir fotonun enerjisinin bulunabilmesi için fotonun frekansının yada dalgaboyunun bilinmesi gerekir. Frekansı f, dalgaboyu λ olan ışığın enerjisini E, hızını c, Plank sabitini h ile gösterirsek; aşağıdaki denklemler geçerli olur. (Dalgalar ve fotoelektrik konularından hatırlayacaksınız.)

c=λ.f E=h.f=h.c/λ

Plank sabiti: h = 6,63.10^-34 J.s dir. Burada plank sabiti joulexsaniye birimiyle ifade edilir. Yukarıdaki denklemde Enerjiyi (E) hesaplamak isterseniz, fotonun frekansını hertz (1/s) birimi cinsinden yazıp enerjiyi joule cinsinden bulursunuz. Fakat bulacağınız enerji çok küçük bir sayıyla ifade edilir. Çünkü joule birimi bir fotonun taşıyabileceği enerjiye göre çok büyük bir birimdir. Joule birimini başka enerji birimlerine çevirmek mümkündür. Fotonun taşıdığı enerji bulunurken genelde joule yerine elektronvolt (eV) enerji birimi kullanılır. (1 eV=1,6 .10^-19 J). Bu çevirmeyi yapmak yerine Plank sabitini bu yeni birime göre yazabiliriz. Farklı bir birim ile Plank sabiti: h= 4,14.10^-15 eV.s olur. Işığın dalga boyu kullanılırken metre birimi yerine, metrenin 10 milyarda biri olan angstrom (Å) birimi kullanılır.

E=hc/λ formülü dalga boyu bilinen bir fotonun enerjisini bulmak içindir. Bu formülde h ve c sabit sayılar olduğundan, h.c yerine h.c=12400 eV.Å değerini kullanabiliriz.

Soru:
Frekansı 6.10²⁰ s^-1 olan fotonun enerjisini eV ve joule cinsinden bulunuz.

Çözüm:
f=6.10²⁰ s^-1 verilmiş. E=? Enerji eV cinsinden sorulduğu için h= 4,14.10^-15 eV.s değerini kullanmak bize eneriji eV cinsinden verektir.

E= h.f = 4,14.10^-15 x 6.10²⁰ =2,484.10⁶ eV bulunur.

Enerjiyi joule cinsinden bulmak için h = 6,63.10^-34 J.s değerini kullanmak gerekir.

E= h.f = h = 6,63.10^-34 x 6.10²⁰ =3,978.10^-13 J bulunur.

Soru:
Dalga boyu 4000 Å olan fotonun enerjisi kaç eV tur?

Çözüm:
E=hc/λ = 12400/4000 = 3,1 eV