Перевод длины волны в энергию

Единицы измерения расстояний, энергий и масс

Атомные ядра и составляющие их частицы очень маленькие, поэтому измерять их в метрах или сантиметрах неудобно. Физики измеряют их в фемтометрах (фм). 1 фм = 10 –15 м, или одна квадриллионная доля метра. Это в миллион раз меньше нанометра (типичный размер молекул). Размер протона или нейтрона как раз примерно 1 фм. Существуют тяжелые частицы, размер которых еще меньше.

Энергии в мире элементарных частиц тоже слишком малы, чтоб измерять их в Джоулях. Вместо этого используют единицу энергии электронвольт (эВ). 1 эВ, по определению, это энергия, которую приобретет электрон в электрическом поле при прохождении разности потенциалов в 1 Вольт. 1 эВ примерно равен 1,6·10 –19 Дж. Электронвольт удобен для описания атомных и оптических процессов. Например, молекулы газа при комнатной температуре имеют кинетическую энергию примерно 1/40 электронвольта. Кванты света, фотоны, в оптическом диапазоне имеют энергию около 1 эВ.

Явления, происходящие внутри ядер и внутри элементарных частиц, сопровождаются гораздо большими изменениями энергии. Здесь уже используются мегаэлектронвольты (МэВ), гигаэлектронвольты (ГэВ) и даже тераэлектронвольты (ТэВ). Например, протоны и нейтроны движутся внутри ядер с кинетической энергией в несколько десятков МэВ. Энергия протон-протонных или электрон-протонных столкновений, при которых становится заметна внутренняя структура протона, составляет несколько ГэВ. Для того, чтобы родить самые тяжелые из известных на сегодня частиц — топ-кварки, — требуется сталкивать протоны с энергией около 1 ТэВ.

Между шкалой расстояний и шкалой энергии можно установить соответствие. Для этого можно взять фотон с длиной волны L и вычислить его энергию: E = c·h/L. Здесь c — скорость света, а h — постоянная Планка, фундаментальная квантовая константа, равная примерно 6,62·10 –34 Дж·сек. Это соотношение можно использовать не только для фотона, но и более широко, при оценке энергии, необходимой для изучения материи на масштабе L. В «микроскопических» единицах измерения 1 ГэВ отвечает размеру примерно 1,2 фм.

Согласно знаменитой формуле Эйнштейна E₀ = mc 2 , масса и энергия покоя тесно взаимосвязаны. В мире элементарных частиц эта связь проявляется самым непосредственным образом: при столкновении частиц с достаточной энергией могут рождаться новые тяжелые частицы, а при распаде покоящейся тяжелой частицы разница масс переходит в кинетическую энергию получившихся частиц.

По этой причине массы частиц тоже принято выражать в электронвольтах (а точнее, в электронвольтах, деленных на скорость света в квадрате). 1 эВ соответствует массе всего в 1,78·10 –36 кг. Электрон в этих единицах весит 0,511 МэВ, а протон 0,938 ГэВ. Открыто множество и более тяжелых частиц; рекордсменом пока является топ-кварк с массой около 170 ГэВ. Самые легкие из известных частиц с ненулевой массой — нейтрино — весят всего несколько десятков мэВ (миллиэлектронвольт).

Источник

Длина, скорость и частота электромагнитной волны.

Онлайн калькулятор перевода длины волны в частоту для широкого диапазона частот, включая радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафи- олетовое излучение, рентгеновские и гамма лучи.

Электромагнитные колебания — это взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей, проявляющиеся в периодическом изменении напряжённости (E) и индукции (B) поля в электроцепи или пространстве. Эти поля перпендикулярны друг другу в направлении движения волны (Рис.1) и, в зависимости от частоты, представляют собой: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские либо гамма-лучи.

Рис.1

Длина волны, обозначаемая буквой λ и измеряемая в метрах — это расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе. Другими словами, это расстояние, на котором фаза электромагнитной волны вдоль направления распространения меняется на 2π.

Время, за которое волна успевает преодолеть это расстояние (λ), т. е. интервал времени, за который периодический колебательный процесс повторяется, называется периодом колебаний, обозначается буквой ፐ (тау) или Т и измеряется в метрах.

Частота электромагнитных колебаний связана с периодом простейшим соотношением:
f (Гц) = 1 / T (сек) .

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме (v) равна скорости света и составляет величину: v = С = 299792458 м/сек .
В среде эта скорость уменьшается: v = С / n , где n > 1 — это показатель преломления среды.
Абсолютный показатель преломления любого газа (в том числе воздуха) при обычных условиях мало чем отличается от единицы, поэтому с достаточной точностью его можно не учитывать в условиях распространения электромагнитных волн в воздушном пространстве.

Соотношение, связывающее длину волны со скоростью распространения в общем случае, выглядит следующим образом:
λ (м) = v (м/сек) *Т (сек) = v (м/сек) / f (Гц) .

И окончательно для воздушной среды:

λ (м) = 299792458 *Т (сек) = 299792458 / f (Гц) .

Прежде чем перейти к калькуляторам, давайте рассмотрим шкалу частот и длин волн непрерывного диапазона электромагнитных волн, которая традиционно разбита на ряд поддиапазонов. Соседние диапазоны могут немного перекрываться.

А теперь можно переходить к калькуляторам.

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ДЛИНЫ ВОЛНЫ ПО ЧАСТОТЕ

КАЛЬКУЛЯТОР РАСЧЁТА ЧАСТОТЫ ПО ДЛИНЕ ВОЛНЫ

В радиочастотной практике имеет распространение величина Kp, называемая коэффициентом укорочения. Однако здесь существует некоторая путаница. Одни источники интерпретируют эту величину, как отношение длины волны в среде к длине волны в вакууме, т. е. численно равной Kp = 1/n, где n — это, как мы помним, показатель преломления среды. Другие, наоборот — как отношение длины волны в вакууме к длине волны в среде, т. е. Kp = n.
Поэтому надо иметь в виду — если Kp > 1, то значение показателя преломления среды, которое следует подставлять в калькулятор n = Kp, а если Kp < 1, то n = 1/Kp.

Источник

Электрон как волна. (КМ)

Если утверждение: «одновременная зависимость от скорости источника (частица) и независимость от скорости источника (волна) принципиально невозможна» вызывает у вас дислексию, то дальше можете не читать, все равно, не поймете. Когда положения корпускулярно – волнового дуализма высечены на коре полушарий головного мозга тяжелым инструментом – это трудно исправить без повреждения этой самой коры.

Если, все же, что-то отозвалось – то пойдем дальше.

Когда триста лет назад Гюйгенс обозвал свет волной, он прекрасно знал, что у света нет дифракции (затекание волны за препятствие) и даже неуклюже пытался это объяснять.

Когда Юнг ставил опыт по интерференции света на двух щелях, уже давно было известно, что экран с отверстием после протяженного источника работает как камера обскура , а не как точечный источник. А вот у Ньютона маленькой лампочки не нашлось.

Когда Гюйгенс описывал явление отражения света, прекрасно знал, что по закону «угол отражения равен углу падения» отражаются вовсе не волны. И если бы летучая мышка, заслав в стенку дома ультразвуковой сигнал под углом 45 градусов, получила бы ответ по этому закону, то влипла бы в эту стенку без сомненья. Вернее, не получила бы никакого ответа.

Убедиться, что никакие амплитуды у света не складываются очень легко. И амплитуд-то у него никаких нет. Ни у луча, ни у фотона.

У Френеля свет заранее знает какое расстояние ему придется преодолеть от источника до экрана, поэтому к преграде с отверстием собирает в максимумы и минимумы строго определенное кол-во зон. Причем с разных расстояний, но с одинаковой скоростью они приходят одновременно.

Впрочем, каждый из волновиков умудрился наделить свет разумом . Хотя бы потому, что для каждого своего проявления свет изображает разные виды волн. Для отражения – это нечто вроде «шпалы» Гюйгенса (в шпале, кстати, ничего волнового тоже нет); для интерференции – это волновой фронт по типу водяной волны; излучается свет в виде плоской синусоидальной волны; а для фотоэффекта и вовсе в частицу переквалифицируется; у Майкельсона свет круче лодочника угол опережения высчитывает. И надо заметить, он никогда не путает, когда и чего изображать – разбирается, гад, в нашей аппаратуре. Короче, не было у Гюйгенса никаких оснований называть свет волной.

Стоит добавить, что у действительно волны нет никакой постоянной Планка ни обычной, ни редуцированной (h; ħ). И энергия ее вовсе не Vh (V-частота), и от частоты не зависит, а зависит от амплитуды. Постоянная Планка появилась исключительно в теории света и, грубо говоря, это количество энергии, приходящейся на одну частотину, даже если ее и называют коэффициентом отношения энергии к частоте. И совершенно независимо от длины волны и амплитуды света — эта энергия для всех одинакова. Кстати, именно поэтому нет смысла в сложении амплитуд света — энергия все равно останется равной h. На то она и постоянная. И относится исключительно к «внутренней» энергии. То есть, никакого отношения к кинетической энергии не имеет. Поэтому при попытке найти с ее помощью длину волны де Бройля для частицы, движущейся со скоростью v, у этой частицы обнаруживается две разных длины волны, поскольку

Источник