Rumus, nilai dan latihan Planck konstan

Itu Konstanta Planck Ini adalah konstanta mendasar dari fisika kuantum yang menghubungkan radiasi energi yang diserap atau dipancarkan oleh atom dengan frekuensinya. Konstanta Planck diekspresikan dengan huruf h atau dengan ekspresi tereduksi ћ = h/2п

Nama konstanta Planck adalah karena fisikawan Max Planck, yang memperolehnya dengan mengusulkan persamaan kepadatan energi radiasi dari rongga kesetimbangan termodinamika sebagai fungsi dari frekuensi radiasi.

[TOC]

Sejarah

Pada tahun 1900 Max Planck, secara intuitif, mengusulkan ekspresi untuk menjelaskan radiasi tubuh hitam. Tubuh hitam adalah konsepsi idealis yang didefinisikan sebagai rongga yang menyerap jumlah energi yang sama yang dipancarkan oleh atom -atom dinding.

Tubuh hitam berada dalam keseimbangan termodinamika dengan dinding dan kepadatan energi radiasi tetap konstan. Eksperimen pada radiasi tubuh hitam menunjukkan ketidakkonsistenan dengan model teoritis berdasarkan hukum fisika klasik.

Untuk memecahkan masalah Max Planck menyatakan bahwa atom -atom tubuh hitam berperilaku sebagai osilator harmonik yang menyerap dan memancarkan energi dalam kuantitas yang sebanding dengan frekuensinya.

Max Planck mengasumsikan bahwa atom bergetar dengan nilai energi yang merupakan kelipatan dari energi HV minimum. Memperoleh ekspresi matematika untuk kepadatan energi dari tubuh yang bersinar sebagai fungsi frekuensi dan suhu. Dalam ungkapan itu konstanta Planck H muncul yang nilainya disesuaikan dengan sangat baik dengan hasil eksperimen.

Penemuan konstan Planck berfungsi sebagai kontribusi besar untuk meletakkan dasar bagi mekanika kuantum.

Intensitas energi radiasi tubuh hitam. [Oleh Brews Ohare (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/file: black-body_radiation_vs_wavelength.Png)] dari wikimedia commons

Untuk apa konstanta Planck?

Pentingnya konstanta Planck adalah untuk mendefinisikan dalam banyak hal pembagian dunia kuantum. Konstanta ini muncul dalam semua persamaan yang menggambarkan fenomena kuantum seperti prinsip ketidakpastian Heisenberg, panjang gelombang Broglie, tingkat energi elektron dan persamaan Schrodinger.

Dapat melayani Anda: cermin cembung

Planck's Constant memungkinkan untuk menjelaskan mengapa objek di alam semesta memancarkan warna dengan energi internal mereka sendiri. Misalnya, matahari kuning disebabkan oleh fakta bahwa permukaannya dengan suhu sekitar 5600 ° C memancarkan lebih banyak foton dengan panjang gelombang warna kuning.

Demikian juga, konstanta Planck memungkinkan untuk menjelaskan mengapa manusia yang suhu tubuhnya sekitar 37 ° C, memancarkan radiasi dengan panjang gelombang inframerah. Radiasi ini dapat dideteksi dengan menggunakan ruang termal inframerah.

Aplikasi lain adalah redefinisi unit fisik fundamental seperti kilogram, amperio, kelvin dan mol, dari percobaan dengan keseimbangan watt. Keseimbangan Watt adalah instrumen yang membandingkan energi listrik dan mekanik menggunakan efek kuantum untuk menghubungkan konstan Planck dengan massa (1).

Rumus

Konstanta Planck menetapkan rasio proporsionalitas antara energi radiasi elektromagnetik dan frekuensinya. Formulasi Planck mengasumsikan bahwa setiap atom berperilaku sebagai osilator harmonik yang energinya

E = HV

E = energi yang diserap atau dipancarkan dalam setiap proses interaksi elektromagnetik

H = konstanta Planck

V = frekuensi radiasi

Konstan H adalah sama untuk semua osilasi dan energi dikuantisasi. Ini berarti bahwa osilator meningkatkan atau mengurangi jumlah energi HV berganda, menjadi nilai energi yang mungkin 0, HV, 2HV, 3HV, 4HV ... NHV.

Kuantisasi energi memungkinkan Planck untuk secara matematis secara matematis hubungan kepadatan energi radiasi dari tubuh hitam berdasarkan frekuensi dan suhu melalui persamaan.

Dapat melayani Anda: menyeimbangkan vektor: perhitungan, contoh, latihan

E (V) = (8пHV3/C3).[1/(EHV/KT-1)]

E (v) = kepadatan energi

C = Kecepatan Cahaya

K = Boltzman Constant

T = suhu

Persamaan kepadatan energi setuju dengan hasil eksperimen untuk berbagai suhu di mana maksimum energi radiasi muncul. Karena suhu meningkatkan frekuensi pada titik energi maksimum juga meningkat.

Nilai konstan Planck

Pada tahun 1900 Max Planck menyesuaikan data eksperimental dengan hukum radiasi energinya dan memperoleh nilai berikut untuk konstanta h = 6.6262 × 10 -34 j.S

Nilai konstanta Planck yang paling disesuaikan yang diperoleh pada tahun 2014 oleh codata (2) adalah H = 6.626070040 (81) × 10 -34 j.S.

Pada tahun 1998 Williams et al. (3) memperoleh nilai berikut untuk konstanta Planck

H = 6.626 068 91 (58) × 10 -34 j.S.

Pengukuran terbaru yang telah dilakukan dari konstanta Planck telah dalam percobaan dengan keseimbangan watt yang mengukur arus yang diperlukan untuk mendukung massa.

Keseimbangan watt. [Oleh Richard Steiner (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/file: watt_balance, _large_view.Jpg)] wikimedia commons

Latihan diselesaikan pada konstanta Planck

1- Hitung energi foton cahaya biru

Cahaya biru adalah bagian dari cahaya yang terlihat yang dapat dirasakan oleh mata manusia. Panjangnya berkisar antara 400 nm dan 475 nm yang sesuai dengan intensitas energi yang lebih besar dan lebih rendah. Panjang gelombang tertinggi dipilih untuk melakukan latihan

λ = 475nm = 4,75 × 10 -7m

Frekuensi v = c/λ

V = (3 × 10 8m/ s)/ (4,75 × 10 -7m) = 6,31 × 10 14S -1

E = HV

E = (6.626 × 10 -34 J.S). 6.31 × 10 14S-1

E = 4.181 × 10 -19J

2-aah banyak foton berisi sinar cahaya kuning yang memiliki panjang gelombang 589nm dan energi 180kj

E = hv = hc/ λ

Itu dapat melayani Anda: pengurangan vektor: metode grafis, contoh, latihan

H = 6.626 × 10 -34 j.S

C = 3 × 10 8m/s

λ = 589nm = 5.89 × 10 -7m

 E = (6.626 × 10 -34 J.S).(3 × 10 8m/ s)/ (5,89 × 10 -7m)

E Photon = 3.375 × 10 -19 J

Energi yang diperoleh adalah untuk foton cahaya. Diketahui bahwa energi dikuantisasi dan nilainya yang mungkin akan tergantung pada jumlah foton yang dipancarkan oleh sinar cahaya.

Jumlah foton diperoleh dari

n = (180 kJ). (1/3.375 × 10 -19 J). (1000J/1Kj) =

n = 4,8 × 10 -23 foton

Hasil ini menyiratkan bahwa sinar cahaya dapat dibuat, dengan frekuensinya sendiri, ia memiliki energi yang dipilih secara sewenang -wenang dengan menyesuaikan jumlah osilasi dengan benar.

Referensi

1. Eksperimen Watt Balance untuk penentuan konstanta Planck dan redefinisi kilogram. Stok, m. 1, 2013, Metrologi, Vol. 50, hlm. R1-R16.
2. Codata yang direkomendasikan nilai konstanta fisik dasar: 2014. Mohr, P J, Newell, D B dan Tay, B n. 3, 2014, rev. Mod. Phys, Vol. 88, hlm. 1-73.
3. Pengukuran konstan Planck yang akurat. Williams, E R, Steiner, David B. , R l y david, b. 12, 1998, Surat Tinjauan Fisik, Vol. 81, hlm. 2404-2407.
4. Alonso, M dan Finn, dan. Fisik. Meksiko: Addison Wesley Longman, 1999. Vol. AKU AKU AKU.
5. Sejarah dan kemajuan pada pengukuran akurat konstanta Planck. Steiner, r. 1, 2013, Laporan Kemajuan dalam Fisika, Vol. 76, hlm. 1-46.
6. Condon, e u y odabasi, e h. Struktur atom. New York: Cambridge University Press, 1980.
7. Wichmann, dan h. Fisika kuantum. California, UE: MC Graw Hill, 1971, Vol. Iv.