ഫോട്ടോൺ

ഫോട്ടോൺ#

ഫോട്ടോൺ എന്നത് പ്രകാശത്തിന്റെയും മറ്റെല്ലാ തരം വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണങ്ങളുടെയും ക്വാണ്ടം ആയ ഒരു പ്രാഥമിക കണികയാണ്. ഇത് പ്രകാശത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന യൂണിറ്റാണ്, കൂടാതെ വൈദ്യുതകാന്തിക ബലത്തിന്റെ ദൂതു കണികയുമാണ്. ഫോട്ടോണുകൾക്ക് പിണ്ഡമില്ല, വൈദ്യുത ചാർജും ഇല്ല, അവ പ്രകാശവേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു.

ഫോട്ടോണുകളുടെ സ്വഭാവം#

ഫോട്ടോണുകൾ കണികകളെപ്പോലെയും തരംഗങ്ങളെപ്പോലെയും പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഇതിനെ തരംഗ-കണിക ദ്വൈതത്വം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. കണികകളായി, ഫോട്ടോണുകളെ ആറ്റങ്ങളും തന്മാത്രകളും ആഗിരണം ചെയ്യുകയോ ഉത്സർജിക്കുകയോ ചെയ്യാം. തരംഗങ്ങളായി, ഫോട്ടോണുകൾക്ക് പരസ്പരം ഇടപെടാനും വസ്തുക്കളുടെ ചുറ്റും വിവർത്തനം ചെയ്യാനും കഴിയും.

ഫോട്ടോണുകളുടെ പ്രയോഗങ്ങൾ#

ഫോട്ടോണുകൾക്ക് വിശാലമായ പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്, അവയിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു:

• ലേസറുകൾ: ഫോട്ടോണുകൾ ലേസറുകളിൽ സാന്ദ്രീകൃത പ്രകാശകിരണം ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
• സോളാർ സെല്ലുകൾ: സൂര്യപ്രകാശത്തെ വൈദ്യുതിയാക്കി മാറ്റാൻ സോളാർ സെല്ലുകളിൽ ഫോട്ടോണുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
• ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകൾ: ദീർഘദൂരത്തിൽ ഡാറ്റ കൈമാറ്റം ചെയ്യാൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളിൽ ഫോട്ടോണുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
• ഇമേജിംഗ്: ചിത്രങ്ങൾ പകർത്താൻ ക്യാമറകളിലും മറ്റ് ഇമേജിംഗ് ഉപകരണങ്ങളിലും ഫോട്ടോണുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
• വൈദ്യശാസ്ത്രം: എക്സ്-റേകൾ, സിടി സ്കാൻ എന്നിവ പോലുള്ള മെഡിക്കൽ ഇമേജിംഗ് ടെക്നിക്കുകളിൽ ഫോട്ടോണുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഫോട്ടോണുകൾ പ്രപഞ്ചത്തെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണയ്ക്ക് അത്യാവശ്യമാണ്. അവ പ്രകാശത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന യൂണിറ്റും വൈദ്യുതകാന്തിക ബലത്തിന്റെ ദൂതു കണികകളുമാണ്. ഫോട്ടോണുകൾക്ക് വിശാലമായ പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്, അവ ഇന്നും ശാസ്ത്രജ്ഞർ പഠിക്കുകയും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ഗുണങ്ങൾ#

• പിണ്ഡം: ഫോട്ടോണുകൾക്ക് പിണ്ഡമില്ല. ഇതിനർത്ഥം അവയ്ക്ക് വിശ്രമ പിണ്ഡമില്ല, അവ എപ്പോഴും പ്രകാശവേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു എന്നാണ്.
• ചാർജ്: ഫോട്ടോണുകൾ വൈദ്യുതപരമായി നിഷ്പക്ഷമാണ്. ഇതിനർത്ഥം അവയ്ക്ക് പോസിറ്റീവ് അല്ലെങ്കിൽ നെഗറ്റീവ് ചാർജ് ഇല്ല എന്നാണ്.
• സ്പിൻ: ഫോട്ടോണുകൾക്ക് 1 സ്പിൻ ഉണ്ട്. ഇതിനർത്ഥം അവയ്ക്ക് ഒരു കാന്തിക ചലനം ഉണ്ട്, അവ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെടാം എന്നാണ്.
• ഊർജ്ജം: ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ഊർജ്ജം അതിന്റെ ആവൃത്തിയുടെ അനുപാതത്തിലാണ്. ഇതിനർത്ഥം ഉയർന്ന ആവൃത്തിയുള്ള ഫോട്ടോണുകൾക്ക് താഴ്ന്ന ആവൃത്തിയുള്ള ഫോട്ടോണുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ഉണ്ട് എന്നാണ്.
• ആക്കം: ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കവും അതിന്റെ ആവൃത്തിയുടെ അനുപാതത്തിലാണ്. ഇതിനർത്ഥം ഉയർന്ന ആവൃത്തിയുള്ള ഫോട്ടോണുകൾക്ക് താഴ്ന്ന ആവൃത്തിയുള്ള ഫോട്ടോണുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ആക്കം ഉണ്ട് എന്നാണ്.
• തരംഗദൈർഘ്യം: ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം അതിന്റെ ആവൃത്തിയുടെ വിപരീത അനുപാതത്തിലാണ്. ഇതിനർത്ഥം ഉയർന്ന ആവൃത്തിയുള്ള ഫോട്ടോണുകൾക്ക് താഴ്ന്ന ആവൃത്തിയുള്ള ഫോട്ടോണുകളേക്കാൾ ചെറിയ തരംഗദൈർഘ്യമുണ്ട് എന്നാണ്.

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ സ്വഭാവം#

ഫോട്ടോണുകൾ ബോസോണുകളാണ്, അതായത് അവ ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിൽ കാണപ്പെടാം. ഫെർമിയോണുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, അവ ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിൽ കാണപ്പെടാൻ കഴിയില്ല. ഫോട്ടോണുകൾ തരംഗ-കണിക ദ്വൈതത്വവും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, അതായത് അവ തരംഗങ്ങളെപ്പോലെയും കണികകളെപ്പോലെയും പ്രവർത്തിക്കാം.

ഫോട്ടോണുകൾ ദ്രവ്യവുമായി ഇടപെടുമ്പോൾ, അവ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടാം, പ്രതിഫലിക്കപ്പെടാം അല്ലെങ്കിൽ ചിതറിക്കലർന്നേക്കാം. ഒരു ഫോട്ടോൺ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ, അതിന്റെ ഊർജ്ജം ദ്രവ്യത്തിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഒരു ഫോട്ടോൺ പ്രതിഫലിക്കുമ്പോൾ, അതിന്റെ ദിശ മാറുന്നു പക്ഷേ അതിന്റെ ഊർജ്ജം മാറില്ല. ഒരു ഫോട്ടോൺ ചിതറിക്കലർന്നാൽ, അതിന്റെ ദിശയും ഊർജ്ജവും രണ്ടും മാറുന്നു.

ഫോട്ടോണുകൾ പ്രപഞ്ചത്തെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണയ്ക്ക് അത്യാവശ്യമാണ്. അവ ക്വാണ്ടം വൈദ്യുതഗതികയിലെ ഊർജ്ജത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന യൂണിറ്റാണ്, കൂടാതെ വിശാലമായ പ്രയോഗങ്ങളിൽ നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം#

ആമുഖം#

ശാസ്ത്രീയ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ, ആക്കം എന്നത് ഒരു വസ്തുവിന്റെ പിണ്ഡത്തിന്റെയും പ്രവേഗത്തിന്റെയും ഗുണനഫലമായി നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു. എന്നാൽ, പ്രകാശത്തിന്റെയും മറ്റ് തരം വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണങ്ങളുടെയും ക്വാണ്ടയായ ഫോട്ടോണുകൾക്ക് പിണ്ഡമില്ല. അപ്പോൾ, ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം നമുക്ക് എങ്ങനെ നിർവചിക്കാം?

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം#

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം നൽകുന്നു:

$$p = \frac{h}{\lambda}$$

ഇവിടെ:

• p എന്നത് കിലോഗ്രാം മീറ്റർ പെർ സെക്കൻഡിൽ (kg m/s) ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കമാണ്
• h എന്നത് പ്ലാങ്കിന്റെ സ്ഥിരാങ്കം (6.626 x 10^-34 ജൂൾ സെക്കൻഡ്) ആണ്
• λ എന്നത് മീറ്ററിൽ (m) ഫോട്ടോണിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യമാണ്

ഈ സമവാക്യം കാണിക്കുന്നത് ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം അതിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിന് വിപരീത അനുപാതത്തിലാണ് എന്നാണ്. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ചെറിയ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഫോട്ടോണുകൾക്ക് നീളമുള്ള തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഫോട്ടോണുകളേക്കാൾ കൂടുതൽ ആക്കം ഉണ്ട്.

ഫോട്ടോൺ ആക്കത്തിന്റെ പ്രയോഗങ്ങൾ#

ഫോട്ടോണുകളുടെ ആക്കത്തിന് നിരവധി പ്രധാന പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്, അവയിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു:

• സോളാർ സെയിലുകൾ: ഫോട്ടോണുകളുടെ ആക്കം ഉപയോഗിച്ച് ബഹിരാകാശ യാനങ്ങളെ തള്ളിവിടാൻ സോളാർ സെയിലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സോളാർ സെയിലുകൾ സൂര്യപ്രകാശത്തിന് തുറന്നുകാട്ടുന്ന ഒരു നേർത്ത, പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന വസ്തുവാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഫോട്ടോണുകൾ സെയിലിൽ തട്ടി അവയുടെ ആക്കം ബഹിരാകാശ യാനത്തിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യുന്നു, അത് ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു.
• ലേസർ തണുപ്പിക്കൽ: ആറ്റങ്ങളെയും തന്മാത്രകളെയും മന്ദഗതിയിലാക്കാൻ ഫോട്ടോണുകളുടെ ആക്കം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ടെക്നിക്കാണ് ലേസർ തണുപ്പിക്കൽ. ആറ്റോമിക ക്ലോക്കുകൾ, ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ലേസർ തണുപ്പിക്കൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
• ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്വീസറുകൾ: ചെറിയ കണങ്ങളെ കെണിയിലാക്കാനും കൈകാര്യം ചെയ്യാനും ഫോട്ടോണുകളുടെ ആക്കം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്വീസറുകൾ. സെൽ ബയോളജി, നാനോടെക്നോളജി എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്വീസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം പ്രകാശത്തിന്റെയും മറ്റ് തരം വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാന ഗുണമാണ്. ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കത്തിന് സോളാർ സെയിലുകൾ, ലേസർ തണുപ്പിക്കൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്വീസറുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി പ്രധാന പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്.

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ വേഗതയും പ്രവേഗവും#

ആമുഖം#

ഫോട്ടോൺ എന്നത് പ്രകാശത്തിന്റെയും മറ്റെല്ലാ തരം വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണങ്ങളുടെയും ക്വാണ്ടം ആയ ഒരു അടിസ്ഥാന കണികയാണ്. ഇത് പ്രകാശത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന യൂണിറ്റാണ്, കൂടാതെ വൈദ്യുതകാന്തിക ബലത്തിന്റെ കൈമാറ്റത്തിന് ഉത്തരവാദിയാണ്. ഫോട്ടോണുകൾക്ക് പിണ്ഡമില്ല, പ്രകാശവേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു, അത് പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും വേഗതയേറിയ സാധ്യതയുള്ള വേഗതയാണ്.

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ വേഗത#

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ വേഗത ഏകദേശം 299,792,458 മീറ്റർ പെർ സെക്കൻഡ് (186,282 മൈൽസ് പെർ സെക്കൻഡ്) ആണ്. റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ, മൈക്രോവേവുകൾ, ഇൻഫ്രാറെഡ് വികിരണം, ദൃശ്യപ്രകാശം, അൾട്രാവയലറ്റ് വികിരണം, എക്സ്-റേകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ മറ്റെല്ലാ തരം വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണങ്ങളും സഞ്ചരിക്കുന്ന അതേ വേഗതയാണിത്.

പ്രകാശവേഗത പ്രകൃതിയുടെ ഒരു അടിസ്ഥാന സ്ഥിരാങ്കമാണ്, അത് $c$ എന്ന ചിഹ്നത്താൽ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഇത് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട സംഖ്യകളിൽ ഒന്നാണ്, മീറ്റർ, സെക്കൻഡ്, ആമ്പിയർ എന്നിവ നിർവചിക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ പ്രവേഗം#

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ പ്രവേഗം എന്നത് ഒരു പ്രത്യേക ദിശയിലുള്ള ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ വേഗതയാണ്. ഫോട്ടോണുകൾ പ്രകാശവേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നതിനാൽ, ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ പ്രവേഗം എപ്പോഴും $c$ ആണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഗുരുത്വാകർഷണ ഫീൽഡിന്റെ സാന്നിധ്യം ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ പ്രവേഗത്തെ ബാധിച്ചേക്കാം.

ഒരു ഗുരുത്വാകർഷണ ഫീൽഡിൽ, ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ പ്രവേഗം ഗുരുത്വാകർഷണ സാധ്യതയുടെ അളവ് കുറച്ചാണ്. ഇതിനർത്ഥം ഒരു നക്ഷത്രം അല്ലെങ്കിൽ ബ്ലാക്ക് ഹോൾ പോലുള്ള ഒരു വലിയ വസ്തുവിലേക്ക് സഞ്ചരിക്കുന്ന ഫോട്ടോണുകൾ വേഗത കുറയ്ക്കും എന്നാണ്. ഫോട്ടോൺ വലിയ വസ്തുവിനോട് അടുക്കുന്തോറും, അത് കുറഞ്ഞ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കും.

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ വേഗതയും പ്രവേഗവും പ്രകാശത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന ഗുണങ്ങളാണ്, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ സ്വഭാവം മനസ്സിലാക്കാൻ അത്യാവശ്യമാണ്. പ്രകാശവേഗത പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും വേഗതയേറിയ സാധ്യതയുള്ള വേഗതയാണ്, അത് ഒരു സ്ഥിരാങ്കമാണ്. ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ പ്രവേഗം ഒരു പ്രത്യേക ദിശയിലുള്ള പ്രകാശവേഗതയാണ്, ഗുരുത്വാകർഷണ ഫീൽഡിന്റെ സാന്നിധ്യം അതിനെ ബാധിച്ചേക്കാം.

ഫോട്ടോണുകളെക്കുറിച്ചുള്ള പരിഹരിച്ച ഉദാഹരണങ്ങൾ#

ഉദാഹരണം 1: ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ഊർജ്ജം കണക്കാക്കൽ#

ഒരു ഫോട്ടോണിന് 650 nm തരംഗദൈർഘ്യമുണ്ട്. ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ടുകളിൽ (eV) അതിന്റെ ഊർജ്ജം കണക്കാക്കുക.

പരിഹാരം:

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ഊർജ്ജം ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം നൽകുന്നു:

$$E = hf$$

ഇവിടെ:

• E എന്നത് ജൂളുകളിൽ (J) ഫോട്ടോണിന്റെ ഊർജ്ജമാണ്
• h എന്നത് പ്ലാങ്കിന്റെ സ്ഥിരാങ്കം (6.626 x 10$^{-34}$ J s) ആണ്
• f എന്നത് ഹെർട്സിൽ (Hz) ഫോട്ടോണിന്റെ ആവൃത്തിയാണ്

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആവൃത്തി അതിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യത്തിലൂടെയാണ്:

$$c = f\lambda$$

ഇവിടെ:

• c എന്നത് പ്രകാശവേഗത (2.998 x 10$^8$ m/s) ആണ്
• f എന്നത് ഹെർട്സിൽ (Hz) ഫോട്ടോണിന്റെ ആവൃത്തിയാണ്
• λ എന്നത് മീറ്ററിൽ (m) ഫോട്ടോണിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യമാണ്

തന്നിരിക്കുന്ന തരംഗദൈർഘ്യം ആവൃത്തി സമവാക്യത്തിലേക്ക് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ, നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്:

$$f = \frac{c}{\lambda} = \frac{2.998 \times 10^8 \text{ m/s}}{650 \times 10^{-9} \text{ m}} = 4.61 \times 10^{14} \text{ Hz}$$

ഇപ്പോൾ നമുക്ക് ആവൃത്തി ഊർജ്ജ സമവാക്യത്തിലേക്ക് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാം:

$$E = hf = (6.626 \times 10^{-34} \text{ J s})(4.61 \times 10^{14} \text{ Hz}) = 3.06 \times 10^{-19} \text{ J}$$

അവസാനമായി, നമുക്ക് ഊർജ്ജം ജൂളിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ടുകളാക്കി മാറ്റാം:

$$E = (3.06 \times 10^{-19} \text{ J})\left(\frac{1 \text{ eV}}{1.602 \times 10^{-19} \text{ J}}\right) = 1.91 \text{ eV}$$

അതിനാൽ, ഫോട്ടോണിന്റെ ഊർജ്ജം 1.91 eV ആണ്.

ഉദാഹരണം 2: ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം കണക്കാക്കൽ#

ഒരു ഫോട്ടോണിന് 650 nm തരംഗദൈർഘ്യമുണ്ട്. കിലോഗ്രാം മീറ്റർ പെർ സെക്കൻഡിൽ (kg m/s) അതിന്റെ ആക്കം കണക്കാക്കുക.

പരിഹാരം:

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം നൽകുന്നു:

$$p = \frac{h}{\lambda}$$

ഇവിടെ:

• p എന്നത് കിലോഗ്രാം മീറ്റർ പെർ സെക്കൻഡിൽ (kg m/s) ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കമാണ്
• h എന്നത് പ്ലാങ്കിന്റെ സ്ഥിരാങ്കം (6.626 x 10$^{-34}$ J s) ആണ്
• λ എന്നത് മീറ്ററിൽ (m) ഫോട്ടോണിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യമാണ്

തന്നിരിക്കുന്ന തരംഗദൈർഘ്യം ആക്ക സമവാക്യത്തിലേക്ക് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ, നമുക്ക് ലഭിക്കുന്നത്:

$$p = \frac{6.626 \times 10^{-34} \text{ J s}}{650 \times 10^{-9} \text{ m}} = 1.02 \times 10^{-27} \text{ kg m/s}$$

അതിനാൽ, ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം 1.02 x 10$^{-27}$ kg m/s ആണ്.

ഉദാഹരണം 3: ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ഡി ബ്രോഗ്ലി തരംഗദൈർഘ്യം കണക്കാക്കൽ#

ഒരു ഫോട്ടോണിന് 1.91 eV ഊർജ്ജമുണ്ട്. നാനോമീറ്ററിൽ (nm) അതിന്റെ ഡി ബ്രോഗ്ലി തരംഗദൈർഘ്യം കണക്കാക്കുക.

പരിഹാരം:

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ഡി ബ്രോഗ്ലി തരംഗദൈർഘ്യം ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം നൽകുന്നു:

$$\lambda = \frac{h}{p}$$

ഇവിടെ:

• λ എന്നത് മീറ്ററിൽ (m) ഫോട്ടോണിന്റെ ഡി ബ്രോഗ്ലി തരംഗദൈർഘ്യമാണ്
• h എന്നത് പ്ലാങ്കിന്റെ സ്ഥിരാങ്കം (6.626 x 10$^{-34}$ J s) ആണ്
• p എന്നത് കിലോഗ്രാം മീറ്റർ പെർ സെക്കൻഡിൽ (kg m/s) ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കമാണ്

ആദ്യം, ഫോട്ടോണിന്റെ ഊർജ്ജം ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ടുകളിൽ നിന്ന് ജൂളുകളാക്കി മാറ്റേണ്ടതുണ്ട്:

$$E = (1.91 \text{ eV})\left(\frac{1.602 \times 10^{-19} \text{ J}}{1 \text{ eV}}\right) = 3.06 \times 10^{-19} \text{ J}$$

അടുത്തതായി, ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ആക്കം കണക്കാക്കാൻ നമുക്ക് ആക്ക സമവാക്യം ഉപയോഗിക്കാം:

$$p = \frac{E}{c} = \frac{3.06 \times 10^{-19} \text{ J}}{2.998 \times 10^8 \text{ m/s}} = 1.02 \times 10^{-27} \text{ kg m/s}$$

അവസാനമായി, നമുക്ക് ആക്കം ഡി ബ്രോഗ്ലി തരംഗദൈർഘ്യ സമവാക്യത്തിലേക്ക് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാം:

$$\lambda = \frac{h}{p} = \frac{6.626 \times 10^{-34} \text{ J s}}{1.02 \times 10^{-27} \text{ kg m/s}} = 650 \text{ nm}$$

അതിനാൽ, ഫോട്ടോണിന്റെ ഡി ബ്രോഗ്ലി തരംഗദൈർഘ്യം 650 nm ആണ്.

ഫോട്ടോൺ FAQs#

ഒരു ഫോട്ടോൺ എന്താണ്?#

ഫോട്ടോൺ എന്നത് പ്രകാശത്തിന്റെയും മറ്റെല്ലാ തരം വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണങ്ങളുടെയും ക്വാണ്ടം ആയ ഒരു പ്രാഥമിക കണികയാണ്. ഇത് പ്രകാശത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന യൂണിറ്റാണ്, കൂടാതെ വൈദ്യുതകാന്തിക ബലത്തിന്റെ ദൂതു കണികയുമാണ്. ഫോട്ടോണുകൾക്ക് പിണ്ഡമില്ല, പ്രകാശവേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു.

ഒരു ഫോട്ടോണിന്റെ ഗുണങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?#

• പിണ്ഡം: ഫോട്ടോണുകൾക്ക് പിണ്ഡമില്ല.

---