Единица измерения импульса фотона

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Единица измерения импульса фотона в Международной системе единиц (СИ) — килограмм-метр в секунду ( kgm/sk g center dot m / s). Поскольку фотон является безмассовой частицей, его импульс определяется через его энергию или длину волны, что приводит к нескольким способам выражения этой величины. Основные выражения единицы измерения

  1. Системная единица (СИ): kgm/sk g center dot m / s
    Импульс ( pp) классически определяется как произведение массы на скорость, и хотя у фотона нет массы покоя, размерность его импульса остается идентичной размерности механического импульса макротел. Через энергию (Ньютон-секунда): Nscap N center dot s
    Так как 1 N=1 kgm/s21 space cap N equals 1 space k g center dot m / s squared, то единица Nscap N center dot s полностью эквивалентна kgm/sk g center dot m / s. Это часто используется в задачах на давление света, где импульс передается поверхности. Внесистемная единица (физика микромира): eV/ce cap V / c (электронвольт, деленный на скорость света)
    В физике элементарных частиц энергию часто измеряют в электронвольтах ( eVe cap V). В соответствии с формулой Эйнштейна E=pccap E equals p c, импульс можно выразить как p=E/cp equals cap E / c.

Теоретическое обоснование Импульс фотона не может быть вычислен через формулу p=mvp equals m v, так как его масса покоя m=0m equals 0. Вместо этого используются следующие фундаментальные соотношения:

  • Через длину волны (формула де Бройля):
    p=hλp equals the fraction with numerator h and denominator lambda end-fraction Где hh — постоянная Планка ( Jscap J center dot s), а λlambda — длина волны ( mm). Подстановка размерностей дает:
    kgm2/s2sm=kgm/sthe fraction with numerator k g center dot m squared / s squared center dot s and denominator m end-fraction equals k g center dot m / s Через энергию:
    p=Ecp equals the fraction with numerator cap E and denominator c end-fraction Где Ecap E — энергия фотона ( Jcap J), а cc — скорость света ( m/sm / s). Подстановка размерностей дает:
    kgm2/s2m/s=kgm/sthe fraction with numerator k g center dot m squared / s squared and denominator m / s end-fraction equals k g center dot m / s

Резюме

Система Единица измеренияСимвольное обозначение
СИ (основная)килограмм-метр в секунду kgm/sk g center dot m / s
СИ (производная)Ньютон-секунда Nscap N center dot s
Атомная физикаэлектронвольт на скорость света eV/ce cap V / c

Я могу рассчитать импульс фотона для конкретной длины волны или частоты излучения, если вы предоставите данные.

Форма ответа

Ваш аватар