U podstawy współczesnych poglądów dotyczących struktury i własności mikroukładów atomowych leży koncepcja, wysuniętą w 1900 roku przez M.Plancka, zgodnie z którą materia emituje i pochłania energię promienistą nie w sposób ciągły, lecz w porcjach nazywanych kwantami:

,

gdzie:

E - energia jednego kwantu promieniowania, [J];

h - stała Plancka, h = 6,6260693^.10^-34J^.s;

- częstość promieniowania, [s^-1].

,

gdzie:

c - prędkość światła w próżni, c = 299792458 m/s;

- długość fali światła, [m].

Przykłady obliczeń:

1. Obliczyć częstość drgań światła czerwonego o długości fali = 650 nm oraz energię E fali świetlnej.

,

= (2,998^.10⁸ m/s) / 650^.10^-9m = 4,612^.10¹⁴ s^-1

E = (6,626^.10^-34J^.s) ^. 4,612^.10¹⁴ s^-1 = 3,056^.10^-19 J

2. Oblicz energię 1 mola fotonów światła zielonego o długości fali = 490 nm

- jest to energia jednego fotonu.

1 mol zawiera N_a = 6,022^.10²³ fotonów, więc energia 1 mola fotonów będzie wynosiła:

E_mol = 6,022 ^.10^{23 .} (6,626 ^.10^-34J^.s) ^. (2,998 ^.10⁸ m/s) / 490^.10^-9m

E_mol = 244,1 kJ/mol

3. Ile fotonów N emituje w ciągu 1ms lampa o mocy 10 W, wysyłająca światło fioletowe o długości fali = 0,40 µm, przy 100% wydajności świetlnej.

 

Energia jednego fotonu wynosi

Energia wszystkich fotonów jest równa całkowitej energii emitowanej przez lampę E_c, którą obliczamy według wzoru (2):

,

gdzie P - moc lampy, t - czas emisji światła. Znając energię wszystkich fotonów znajdzujemy ich ilość N:

Pamiętamy, że częstotliwość drgań , a W = J/s. Podstawiamy (1), (2) i (4) w (3), po przekształceniach otrzymamy:

N = ((0,40^.10^-6m) ^. (10 J/s) ^. (1^.10^-3 s)) / ((6,626^.10^-34 J^.s) ^. (2,998^. 10⁸ m/s))

N = 2,014^. 10¹⁶ fotonów

---