ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບແນວຄວາມຄິດຂອງໂຟຕອນ
ໂຟຕອນແມ່ນອະນຸພາກພື້ນຖານທີ່ປະກອບເປັນພື້ນຖານຂອງທິດສະດີຄວອນຕຳຂອງແສງສະຫວ່າງ. ໃນຖານະທີ່ເປັນຄວອນຕຳຂອງແສງສະຫວ່າງ, ໂຟຕອນມີຊຸດພະລັງງານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໂດຍກົງກັບຄວາມຖີ່ຂອງມັນ. ແນວຄວາມຄິດນີ້ໄດ້ຖືກນຳສະເໜີຄັ້ງທຳອິດໂດຍ Albert Einstein ໃນປີ 1905. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະສົນທະນາກ່ຽວກັບຕົວຢ່າງ ແລະ ການສົນທະນາຫຼາຍຢ່າງກ່ຽວກັບໂຟຕອນເພື່ອຊີ້ແຈງຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບຫົວຂໍ້ນີ້.
ຄວາມເຂົ້າໃຈພື້ນຖານຂອງໂຟຕອນ
ໂຟຕອນແມ່ນອະນຸພາກຂອງແສງສະຫວ່າງ ຫຼື ຄວານຕາ ຂອງລັງສີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ໃນທິດສະດີຄວານຕາ, ໂຟຕອນບໍ່ມີມວນສານຢຸດນິ້ງ ແຕ່ມີພະລັງງານ ແລະ ໂມເມນຕຳ. ພະລັງງານຂອງໂຟຕອນສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສົມຜົນທີ່ພັດທະນາໂດຍ Max Planck:
\[ E = hf \]
ຢູ່ໃສ:
- \( E \) ແມ່ນພະລັງງານໂຟຕອນ
- \( h \) ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Planck ( \( 6.626 \times 10^{-34} \) Js)
-\( f\) ແມ່ນຄວາມຖີ່ຂອງແສງ
ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງພະລັງງານໂຟຕອນ ແລະ ຄວາມຍາວຄື້ນ ∑(lambda) ສາມາດສະແດງອອກໄດ້ໂດຍສົມຜົນຕໍ່ໄປນີ້:
\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]
ຢູ່ໃສ:
- \( c \) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງແສງໃນສູນຍາກາດ \( (3 \ຄູນ 10^8 \) m/s)
Contoh Soal ແລະ Pembahasan
ຄຳຖາມທີ 1: ການຄິດໄລ່ພະລັງງານໂຟຕອນ
ຄຳຖາມ: ໂຟຕອນມີຄວາມຍາວຄື້ນ 500 nm. ຈົ່ງຄິດໄລ່ພະລັງງານຂອງໂຟຕອນເປັນຈູນ.
ເປບບາຮາຊານ:
ກ່ອນອື່ນໝົດ, ພວກເຮົາປ່ຽນຄວາມຍາວຄື້ນຈາກນາໂນແມັດເປັນແມັດ.
\[ 500 \ \text{nm} = 500 \x10^{-9} \ \text{m} \]
ການໃຊ້ສົມຜົນພະລັງງານໂຟຕອນ:
\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]
ໃສ່ຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Planck (\( h = 6.626 \times 10^{-34} \) Js) ແລະຄວາມໄວແສງ \( c = 3 \times 10^8 \ \text{m/s} \):
\[ E = \frac{(6.626 \ຄູນ 10^{-34} \ \text{Js}) \times (3 \times 10^8 \ \text{m/s})}{500 \times 10^{-9} \ \text{m}} \]
\[ E = \frac{1.9878 \ຄູນ 10^{-25}}{500 \ຄູນ 10^{-9}} \]
\[ E = 3.976 \ຄູນ 10^{-19} \ \text{J} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານຂອງໂຟຕອນແມ່ນ 3.976 ຄູນ 10^{-19} ຈູນ.
ຄຳຖາມທີ 2: ການຄິດໄລ່ຄວາມຖີ່ຂອງພະລັງງານໂຟຕອນ
ຄຳຖາມ: ຖ້າໂຟຕອນມີພະລັງງານ ∑(2.5 ຄູນ 10^{-19} ∑) ຈູນ, ຄວາມຖີ່ຂອງແສງທີ່ໂຟຕອນມີແມ່ນເທົ່າໃດ?
ເປບບາຮາຊານ:
ພວກເຮົາໃຊ້ສົມຜົນພື້ນຖານຂອງພະລັງງານໂຟຕອນ:
\[ E = hf \]
ພວກເຮົາແຍກຄວາມຖີ່ \( f \):
\[ f = \frac{E}{h} \]
ໃສ່ຄ່າຂອງພະລັງງານ \(E\) ແລະຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Planck \(h\):
\[ f = \frac{2.5 \ຄູນ 10^{-19} \ \text{J}}{6.626 \ຄູນ 10^{-34} \ \text{Js}} \]
\[ f = 3.77 \ຄູນ 10^{14} \ \text{Hz} \]
ສະນັ້ນ, ຄວາມຖີ່ຂອງແສງສະຫວ່າງແມ່ນ \(3.77 \ຄູນ 10^{14} \ \text{Hz} \).
ຄຳຖາມທີ 3: ຜົນກະທົບຂອງໂຟໂຕໄຟຟ້າ
ຄຳຖາມ: ໃນການທົດລອງຜົນກະທົບຂອງໂຟໂຕໄຟຟ້າ, ໂຟຕອນທີ່ມີພະລັງງານ 4.0 eV ຈະກະທົບກັບໜ້າຜິວໂລຫະ ແລະ ປ່ອຍເອເລັກຕຣອນອອກມາ. ຖ້າຟັງຊັນການເຮັດວຽກຂອງໂລຫະແມ່ນ 2.5 eV, ໃຫ້ຄິດໄລ່ພະລັງງານຈົນສູງສຸດຂອງເອເລັກຕຣອນທີ່ປ່ອຍອອກມາ.
ເປບບາຮາຊານ:
ພະລັງງານໂຟຕອນ \(E\) ແມ່ນໃຫ້ໃນໜ່ວຍເອເລັກຕຣອນໂວນ (eV). ພວກເຮົາສາມາດໃຊ້ຄ່ານີ້ໄດ້ໂດຍກົງເພາະວ່າຟັງຊັນວຽກກໍ່ຢູ່ໃນໜ່ວຍ eV.
ຟັງຊັນວຽກ (\( W \)) ແມ່ນພະລັງງານຕໍ່າສຸດທີ່ຕ້ອງການເພື່ອເອົາເອເລັກຕຣອນອອກຈາກໜ້າດິນໂລຫະ. ພະລັງງານຈົນສູງສຸດ (\( KE \)) ຂອງເອເລັກຕຣອນຖືກຄິດໄລ່ເປັນຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງພະລັງງານໂຟຕອນ ແລະ ຟັງຊັນວຽກ:
\[ KE = E – W \]
ໃສ່ຄ່າຂອງພະລັງງານໂຟຕອນ \( E = 4.0 \ \text{eV} \) ແລະ ຟັງຊັນການເຮັດວຽກ \( W = 2.5 \ \text{eV} \):
\[ KE = 4.0 \text{eV} – 2.5 \text{eV} \]
\[ KE = 1.5 \ \text{eV} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານຈົນສູງສຸດຂອງເອເລັກຕຣອນທີ່ປ່ອຍອອກມາແມ່ນ 1.5 eV.
ຄຳຖາມທີ 4: ຄວາມຍາວຄື່ນຈາກຄວາມຖີ່
ຄຳຖາມ: ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງໂຟຕອນທີ່ມີຄວາມຖີ່ \( 6 \times 10^{14} \ \text{Hz} \) ແມ່ນຫຍັງ?
ເປບບາຮາຊານ:
ການນໍາໃຊ້ຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງຄວາມໄວຂອງແສງ, ຄວາມຖີ່ ແລະ ຄວາມຍາວຄື້ນ:
\[ c = \lambda f \]
ພວກເຮົາແຍກຄວາມຍາວຄື້ນ \( \lambda \):
\[ \lambda = \frac{c}{f} \]
ໃສ່ຄ່າສຳລັບຄວາມໄວແສງ \( c = 3 \times 10^8 \ \text{m/s} \) ແລະຄວາມຖີ່ \( f = 6 \times 10^{14} \ \text{Hz} \):
\[ \lambda = \frac{3 \ຄູນ 10^8 \ \text{ມ/ວິນາທີ}}{6 \ຄູນ 10^{14} \ \text{Hz}} \]
\[ \lambda = 5 \ຄູນ 10^{-7} \ \text{m} \]
\[ \lambda = 500 \ \text{nm} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງໂຟຕອນແມ່ນ 500 nm.
ຄຳຖາມທີ 5: ພະລັງງານໂຟຕອນໃນສະເປກຕຣຳ
ຄຳຖາມ: ໂຟຕອນໃນສະເປກຕຣຳອັລຕຣາໄວໂອເລັດມີຄວາມຍາວຄື່ນ 150 nm. ຈົ່ງຄິດໄລ່ພະລັງງານຂອງໂຟຕອນເປັນຈູນ ແລະ ເອເລັກຕຣອນໂວນ.
ເປບບາຮາຊານ:
ກ່ອນອື່ນໝົດ, ປ່ຽນຄວາມຍາວຄື່ນເປັນແມັດ:
\[ 150 \ \text{nm} = 150 \x10^{-9} \ \text{m} \]
ການຄິດໄລ່ພະລັງງານໂຟຕອນໃນ joules:
\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]
ໃສ່ຄ່າ:
\[ E = \frac{(6.626 \ຄູນ 10^{-34} \ \text{Js}) \times (3 \times 10^8 \ \text{m/s})}{150 \times 10^{-9} \ \text{m}} \]
\[ E = \frac{1.9878 \ຄູນ 10^{-25}}{150 \ຄູນ 10^{-9}} \]
\[ E = 1.3252 \ຄູນ 10^{-18} \ \text{J} \]
ເພື່ອປ່ຽນຈູລເປັນເອເລັກຕຣອນໂວນ, ເຮົາໃຊ້ 1eV = \(1.602 \times 10^{-19} \) J:
\[ E \ (\text{eV}) = \frac{1.3252 \times 10^{-18} \ \text{J}}{1.602 \times 10^{-19} \ \text{J/eV}} \]
\[ E \ (\text{eV}) = 8.27 \ \text{eV} \]
ສະນັ້ນ, ພະລັງງານຂອງໂຟຕອນອັນຕຣາໄວໂອເລັດແມ່ນ \(1.3252 \ຄູນ 10^{-18} \ \text{J} \) ຫຼື 8.27 eV.
ສະຫຼຸບ
ຈາກບັນຫາຕົວຢ່າງ ແລະ ການສົນທະນາຕ່າງໆຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາໄດ້ຄົ້ນຄວ້າເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບລັກສະນະ ແລະ ການຄິດໄລ່ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບໂຟຕອນ. ນີ້ລວມທັງການຄິດໄລ່ພະລັງງານໂດຍອີງໃສ່ຄວາມຍາວຄື້ນ ແລະ ຄວາມຖີ່, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການນຳໃຊ້ແນວຄວາມຄິດໂຟຕອນໃນຜົນກະທົບຂອງໂຟຕອນໄຟຟ້າ. ການເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດໂຟຕອນແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນບໍ່ພຽງແຕ່ໃນຟີຊິກທິດສະດີເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງໃນການນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະໄໝຕ່າງໆເຊັ່ນ: ໂຟໂຕສະເວ, ເລເຊີ ແລະ ເຊັນເຊີແສງ. ດ້ວຍການຝຶກຝົນຢ່າງພຽງພໍ, ການເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດເຫຼົ່ານີ້ຈະງ່າຍຂຶ້ນ ແລະ ເຂົ້າໃຈງ່າຍຂຶ້ນ.
