באַציִונג צווישן ענערגיע און ליכט-פֿרעקווענץ
דער עלעקטראָמאַגנעטישער ספּעקטרום נעמט אַרום אַ קייט פון פֿאַרשידענע טיפּן עלעקטראָמאַגנעטישע שטראַלונג, פֿון לאַנג-וועוולענגט ראַדיאָ כוואַליעס ביז קורץ-וועוולענגט גאַמאַ שטראַלן. א וויכטיקער טייל פֿון פֿאַרשטיין דעם ספּעקטרום איז צו פֿאַרשטיין די באַציִונג צווישן ענערגיע און ליכט פֿרעקווענץ. די פֿאַרבינדונג איז נישט נאָר יסודותדיק פֿאַרן פֿעלד פֿון פֿיזיק, נאָר האָט אויך פּראַקטישע אימפּליקאַציעס אין פֿאַרשידענע טעכנאָלאָגיעס און וויסנשאַפֿטלעכע דערשיינונגען.
עלעקטראָמאַגנעטישע שטראַלונג און אירע כאַראַקטעריסטיקס
עלעקטראָמאַגנעטישע ראַדיאַציע (EMR) איז אַ פאָרעם פון ענערגיע וואָס ווערט אַרויסגעלאָזט און אַבזאָרבירט דורך געלאָדענע פּאַרטיקלען, וואָס ווײַזט אַ כוואַליע-ווי נאַטור ווען עס רייזט דורך פּלאַץ. אַלע EMRs קענען ווערן באַשריבן דורך זייער כוואַליע-לענג (λ) און פרעקווענץ (ν). כוואַליע-לענג איז די דיסטאַנץ צווישן די נאָכפאָלגנדיקע שפּיצן פון דער כוואַליע, בשעת פרעקווענץ רעפּרעזענטירט די צאָל כוואַליעס וואָס גייען דורך אַ געגעבענעם פּונקט פּער סעקונדע, געמאָסטן אין הערץ (Hz).
די גיכקייט פון ליכט (c), אומגעפער 3 מאל 10^8 מעטער פער סעקונדע אין א וואקיום, פארבינדט די צוויי אייגנשאפטן צוזאמען אין דער באציאונג געגעבן דורך דער גלייכונג:
\[ c = \lambda \nu \]
ווען עס קומט צו פֿאַרשטיין די ענערגיע פֿאַרבונדן מיט עלעקטראָמאַגנעטישע ראַדיאַציע, דינט די גלייכונג ווי אַ בריק וואָס פֿאַרבינדט פֿרעקווענץ מיט נאָך אַ וויכטיקן באַגריף: דער פֿאָטאָן.
די קוואַנטום נאַטור פון ליכט: פאָטאָנען
אַלבערט איינשטיין'ס אַרבעט אין די פריע 20סטע יאָרהונדערט, ספּעציעל זיין דערקלערונג פון דעם פאָטאָעלעקטרישן עפֿעקט, האָט געעפֿנט דעם וועג פֿאַר דער קוואַנטום-באַנעמונג פֿון ליכט. אין דעם פּערספּעקטיוו קען מען טראַכטן פֿון ליכט ווי עס איז צוזאַמענגעשטעלט פֿון טיילכלעך גערופֿן פֿאָטאָנס, יעדע טראָגט אַ קוואַנטום פֿון ענערגיע. די ענערגיע (E) פֿון אַ פֿאָטאָן איז גלייך פּראָפּאָרציאָנעל צו דער פֿרעקווענץ (ν) פֿון דער עלעקטראָמאַגנעטישער כוואַליע פֿאַרבונדן מיט איר, אַ באַציִונג געגעבן דורך פּלאַנקס גלייכונג:
\[ E = h \nu \]
דאָ, "h" רעפּרעזענטירט פּלאַנקס קאָנסטאַנט (\( 6.626 \× 10^{-34} \) דזשול-סעקונדע). די גלייכונג אונטערשטרייכט אַ יסודותדיקן פּרינציפּ: ווי די אָפטקייט פון ליכט וואַקסט, אַזוי וואַקסט אויך זיין ענערגיע.
דער ספּעקטרום און זיינע אימפּליקאַציעס
כדי צו פֿאַרשטיין די באַדײַטונג פֿון דעם פֿאַרבינדונג, איז עס וויכטיק צו באַטראַכטן דעם גאַנצן עלעקטראָמאַגנעטישן ספּעקטרום. בײַם נידעריקן עק פֿונעם ספּעקטרום געפֿינען מיר ראַדיאָ כוואַליעס מיט רעלאַטיוו נידעריקע פֿרעקווענצן און דעריבער נידעריק-ענערגיע פֿאָטאָנען. ווען מיר גייען אַרויף, טרעפֿן מיר מיקראָוועוון, אינפֿראַרויט ראַדיאַציע, זעבאר ליכט, אולטראַוויאָלעט ראַדיאַציע, X-שטראַלן און גאַמאַ שטראַלן. גאַמאַ שטראַלן רעפּרעזענטירן דעם הויך-פֿרעקווענץ עק פֿונעם ספּעקטרום, וואָס טראָגן גאָר הויך-ענערגיע פֿאָטאָנען.
זעבאר ליכט: א באַקאַנט בייַשפּיל
זעבאר ליכט, די שמאלע באנד פון דעם עלעקטראמאגנעטישן ספעקטרום וואס דאס מענטשליכע אויג קען דעטעקטירן, גיט א באקוועמע אילוסטראציע פון דער באציאונג צווישן ענערגיע און פרעקווענץ. רויט ליכט האט א לענגערע כוואליע-לענג און א נידעריגערע פרעקווענץ קאמפערד צו בלוי ליכט. לויט פלאנק'ס גלייכונג, האט רויט ליכט דעריבער נידעריגערע-ענערגיע פאטאנען, בשעת בלוי ליכט, מיט איר העכערער פרעקווענץ, פארמאגט העכערע-ענערגיע פאטאנען.
די אונטערשייד אין ענערגיע דערקלערט נישט נאר פארוואס UV ליכט - וואס האט נאך העכערע פרעקווענץ ווי זעבאר ליכט - קען פאראורזאכן זונפארברענטונגען, נאר עס באלויכטנט אויך דעם שעדלעכן פאטענציאל פון X-שטראלן און גאמא שטראלן. זייערע אויסערגעווענליך הויכע פרעקווענצן איבערזעצן זיך אין הויכע ענערגיע לעוועלס וואס זענען פעאיג צו יאניזירן אטאמען און מאלעקולן, וואס פירט צו פאטענציעלן ביאלאגישן שאדן.
טעקנאַלאַדזשיקאַל אַפּפּליקאַטיאָנס
די באַציִונג צווישן ליכט-פרעקווענץ און ענערגיע טרייבט אַ סך טעכנאָלאָגיעס. מייקראַוועלוו-אָווענס נוצן אויס די ספּעציפֿישע פרעקווענץ און ענערגיע פֿון מייקראַוועלוו-אָווענס צו אויפֿרעגן וואַסער-מאָלעקולן אין עסן, און עס עפֿעקטיוו אויפֿהייצן. אין טעלעקאָמוניקאַציע ווערן פֿאַרשידענע פרעקווענצן געניצט צו טראַנסמיטירן פֿאַרשידענע טיפּן דאַטן, מיט העכערע פרעקווענצן וואָס דערמעגלעכן העכערע דאַטן-ראַטעס.
אין מעדיצינישער בילדגעבונג, צושטעלן X-שטראַלן דעטאַלירטע בילדער פון די אינערלעכע סטרוקטורן פון דעם קערפער, בשעת MRIs (וואָס פאַרלאָזן זיך אויף ראַדיאָ כוואַליעס) פאָרשלאָגן פאַרשידענע דיאַגנאָסטישע אינפֿאָרמאַציע. גאַמאַ שטראַלן ווערן גענוצט סיי אין מעדיצינישע באַהאַנדלונגען, פֿאַר צילן ראַק צעלן, און סיי אין סטעריליזירן מעדיצינישע ויסריכט, צוליב זייער הויך ענערגיע.
אַסטראָפֿיזישע פֿענאָמענע
אַסטראָנאָמיע נוצט אויך פון פֿאַרשטיין די ענערגיע-פֿרעקווענץ באַציִונג. באַאָבאַכטן פֿאַרשידענע פֿרעקווענצן פֿון ליכט וואָס ווערט אַרויסגעלאָזט פֿון הימלישע קערפּערס העלפֿט אַסטראָנאָמען באַשטימען זייערע אייגנשאַפֿטן. למשל, די שטודיע פֿון X-שטראַלן פֿון שוואַרצע לעכער אָדער די גאַמאַ שטראַלן פֿון סופּערנאָוועס שייַנט ליכט אויף די עקסטרעמע סביבות און דערשיינונגען אין דער אוניווערס.
ספּעקטראָסקאָפּיע, די שטודיע פון דער אינטעראַקציע צווישן מאַטעריע און עלעקטראָמאַגנעטישע ראַדיאַציע, נוצט די ענערגיע-פרעקווענץ באַציִונג צו ידענטיפיצירן די קאָמפּאָזיציע פון ווייטע שטערן און גאַלאַקסיעס. יעדער עלעמענט אַבזאָרבירט און עמיטירט ליכט ביי ספּעציפֿישע פרעקווענצן, וואָס דערמעגלעכט וויסנשאַפֿטלער צו באַשטימען זייער בייַזייַן און שעפע אין הימלישע אָביעקטן.
קוואַנטום מעכאַניק און ווייטער
אויף אַ טיפערן סקאַלע, איז די באַציִונג צווישן ענערגיע און ליכט-פרעקווענץ קריטיש אין קוואַנטום-מעכאַניק. עלעקטראָנען אין אַטאָמען אַבזאָרבירן אָדער אַרויסלאָזן פאָטאָנען צו שפּרינגען צווישן ענערגיע-לעוועלס, מיט דער ענערגיע פון דעם אַבזאָרבירטן אָדער אַרויסגעלאָזטן ליכט קוואַנטיזירט לויט פּלאַנק'ס באַציִונג.
די באַציִונג שטיצט אויך פֿאָרשריטן אין לאַזער טעכנאָלאָגיע. לאַזערס שאַפֿן קאָהערענט ליכט פֿון אַ ספּעציפֿישער פֿרעקווענץ, און אַזוי ענערגיע, וואָס איז נוצלעך אין אַלץ פֿון שניידן מאַטעריאַלן ביז דורכפֿירן דעליקאַטע כירורגיעס און ערמעגלעכן הויך-גיכקייט קאָמוניקאַציע.
סאָף
די באַציִונג צווישן ענערגיע און ליכט-פרעקווענץ איז אַ וויכטיקער טייל פֿון ביידע קלאַסישער און מאָדערנער פֿיזיק. עס רעזאָנירט דורך אַלע אַספּעקטן פֿון וויסנשאַפֿטלעכער אויספֿאָרשונג און טעכנאָלאָגישער אָנווענדונג, פֿון דער טעגלעכער פֿונקציאָנאַליטעט פֿון הויזגעזינדלעכע דעווײַסעס ביז די טיפֿע סודות פֿון קאָסמאָס. דער יסודותדיקער פּרינציפּ ניט נאָר באַרײַכערט אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון דער נאַטירלעכער וועלט, נאָר אויך באַשטאַרקט כידעשים וואָס פֿאַרבעסערן אונדזער קוואַליטעט פֿון לעבן. ווי וויסנשאַפֿט גייט פֿאָרויס, וועט דער קאָמפּליצירטער טאַנץ צווישן ענערגיע און פֿרעקווענץ אומצווייפֿלט ווײַטער אַנטפּלעקן נײַע וואונדער און געלעגנהייטן.
