Question

Trzy źródła światła emitują promieniowanie o jednakowej mocy, pierwsze czerwone, drugie zielone, trzecie fioletowe. Jaka jest zależność między liczbami fotonów emitowanymi przez te źródła? Odpowiedź uzasadnij.

Answer 1

Każda fala elektromagnetyczna ma charakterystyczną dla siebie długość i częstotliwość. Lub odpowiednie zakresy. Regułą jest, że im większa częstotliwość, tym mniejsza długość fali, a większa jej energia. Energia fotonu w tym przypadku także. Wiemy, że moc określa zdolność urządzenia do wykonania określonej ilości pracy w czasie. Można powiedzieć, że Moc=Praca/czas czyli  P=W/t. Praca to nic innego jak zmiana energii układu, czyli można powiedzieć, że P=E/t a energia fotonu wyraża się wzorem E=h*f gdzie h to stała Plancka, z natury ma niezmienną wartość. Czyli energia zależy wprost proporcjonalnie od częstotliwości promieniowania co powiedziałem na początku. Teraz spójrzmy na widmo fal elektromagnetycznych w zakresie widzialnym. Najmniejszą częstotliwość ma promieniowanie czerwone, zielone ma większą a fioletowe największą. Tak samo jest z energią przenoszoną przez fotony. Fiolet>Zieleń>Czerwień. Wyobraźmy sobie, że mamy napełnić zbiornik o pojemności 1000 l wodą. Mamy do dyspozycji, 3 rzeczy, wiadro duże, wiaderko dziecięce i szklankę. Żeby moc napełniania była taka sama, musielibyśmy napełnić szklanką i wiadrem ten  zbiornik w tym samym czasie, wykonać tę samą pracę. Domyślasz się, że szklanką musiałabyś machać znacznie szybciej, czyli wlałabyś więcej szklanek niż wiader. Uważam że to niezła analogia. Wniosek jest prosty. Aby źródła światła miały taką samą moc, muszą emitować w tym samym czasie, największą liczbę fotonów z zakresu czerwonego światła, mniej fotonów z zakresu zieleni a najmniej z zakresu fioletu. Nie wiem czy potrzebujesz obliczenia dokładne. Chyba chodzi o regułę tego a nie dokładny wynik. Mam nadzieję, że pomogłem. Pozdrawiam, w razie wątpliwości zapraszam do korespondencji.