Как найти импульс фотона

Фотон - самая распространенная элементарная частица во вселенной. Он не имеет массы покоя и в полной степени проявляет свойства волн. Вследствие этого в курсах квантовой физики школ и ВУЗ-ов изучению фотонов уделяется большое внимание. И первые задачи по данной теме будут о том, как найти импульс фотона.

Вам понадобится

• - калькулятор;
• - возможно, физический справочник.

Инструкция

1. Найдите импульс фотона, зная его энергию. Произведите вычисления по формуле p=E/c, где E - энергия, а c - скорость фотона. Поскольку фотон является элементарной частицей, у которой отсутствует состояние покоя, его скорость всегда можно принимать равной 3∙10^8 м/с. Иными словами, импульс будет равен p=E/(3∙10^8)=(E∙10^-8)/3.
2. Зная угловую частоту фотона, найдите его импульс. Энергия фотона может быть вычислена как E=ħω, где ω - угловая частота, а ħ=h/2π (здесь h - постоянная Планка). Используя связь энергии и импульса, описанную в первом шаге, представьте формулу расчета импульса как: p=ħω/c=hω/2πc.
3. Вычислите импульс фотона, зная показатель частоты излучения света. Используйте связь между угловой и линейной частотой. Она выражается как ω=2πν, где ν - частота излучения. Поскольку, как было показано в предыдущем шаге, p=hω/2πc, то импульс может быть выражен через отношение: p=2hπν/2πc=hν/c. Обратите внимание на то, что, поскольку скорость света и постоянная Планка - константы, импульс фотона, фактически, зависит только от его частоты.
4. Найдите импульс фотона на основании значения длины его волны. В общем смысле длина любой волны связана с ее частотой и скоростью распространения отношением λ=V/F, где F - частота, а V - скорость. Поэтому длина волны фотона, имеющего скорость света, будет равна λ =c/ν, где ν - его частота. Соответственно, ν=c/λ. Поэтому импульс может быть выражен как p=hν/c=hc/λc=h/λ.