Lượng tử năng lượng là lượng năng lượng nhỏ nhất mà mỗi nguyên tử hoặc phân tử hấp thụ hoặc bức xạ. Lượng tử năng lượng được ký hiệu và được tính theo công thức: = hf. Vậy thuyết lượng tử năng lượng được giải thích như thế nào? Hãy cùng Hoàng Giang Solar tiếp tục theo dõi bài viết dưới đâ để biết thêm thông tin chi tiết nhé.
Lượng tử năng lượng là gì?
Lượng tử năng lượng là một khái niệm rất quan trọng trong chuyên ngành vật lý học. Khái niệm lượng tử năng lượng là gì hay năng lượng lượng tử là gì dùng để mô tả lượng năng lượng tối thiểu mà một hạt nhỏ như là nguyên tử hay phân tử có thể hấp thu, truyền tải hoặc là phân giải được.
Trong nguồn gốc của các lý thuyết cơ học lượng tử thì Max Planck đã giới thiệu về khái niệm lượng tử năng lượng là gì vào giai đoạn cuối thế kỷ 19. Ông đề xuất lượng năng lượng bức xạ phát ra hay là hấp thụ bởi một vật thể như ánh sáng chỉ có thể nhận được giá trị theoo những khoảng nhất định. Và các khoảng đó người ta gọi là quanta hoặc là lượng tử.
Theo đó, ta có thể hiểu lượng năng lượng không thể phát ra hay hấp thụ liên tục được. Mà chúng chỉ có thể xảy ra ở những mức năng lượng cố định mà thôi.
Lượng tử năng lượng kí hiệu là gì?
Lượng tử năng lượng kí hiệu là một đơn vị đo được sử dụng trong lĩnh vực vật lý hạt nhân và vật lý hạt nhỏ. Nó được ký hiệu là “eV” (viết tắt của “electron volt” trong tiếng Anh).
Công thức lượng tử năng lượng là gì?
Lượng tử năng lượng được tính bằng công thức: ε = hc/λ
Trong đó:
- ε: Lượng tử năng lượng.
- h: hằng số Planch (6.626 x 10^-34 J.s.
- c: vận tốc ánh sáng ở trong môi trường chân không (3 x 10^8 m/s)
- λ: độ dài sóng của ánh sáng (m).
Với công thức tính lượng tử năng lượng như trên, mọi người có thể áp dụng để tính lượng tử năng lượng cho mỗi độ dài sóng của ánh sáng. Qua đó sẽ giúp ta hiểu rõ hơn về mức độ năng lượng mỗi nguyên tử hay phân tử có thể hấp thụ hoặc là bức xạ là bao nhiêu.
Thuyết lượng tử năng lượng là lượng năng lượng của Planck
Năng lượng mà nguyên tử, lượng tử năng lượng là lượng năng lượng phân tử hấp thụ hay phát ra mỗi lần có một giá trị hoàn toàn xác định, gọi là lượng tử năng lượng. Công thức tính bằng hf.
Trong đó:
- f là tần số của ánh sáng được hấp thụ hoặc phát ra.
- h là hằng số Plank h = 6.625.10-34(Js)
Lý thuyết Planck cũng cho rằng năng lượng bức xạ được tạo ra từ các thành phần giống như là hạt và gọi nó là quanta. Lý thuyết mới này đã giúp giải quyết rất nhiều hiện tượng trong tự nhiên mà trước đó không nhà khoa học nào lý giải được. Ví dụ như là biểu hienej của nhiệt trong chất rắn, bản chất của sự hấp thụ ánh sáng ở mức độ nguyên tử.
Lý thuyết lượng tử năng lượng là lượng năng lượng
Sự bất lực của thuyết sóng ánh sáng
Theo thuyết sóng, ánh sáng là chùm sóng điện từ. Khi dẫm lên bề mặt kim loại, các electron trên bề mặt kim loại sẽ dao động, lượng tử năng lượng là lượng năng lượng chùm sáng có cường độ càng lớn thì các electron dao động càng mạnh và bật ra tạo thành dòng quang điện.
Do đó, bất kỳ chùm tia nào có cường độ đủ lớn sẽ tạo ra hiệu ứng quang điện (trái với định luật I), và động năng ban đầu cực đại của các electron chỉ phụ thuộc vào cường độ của chùm tia kích thích (trái với định lý). định luật III).
Khái niệm lượng tử năng lượng là lượng năng lượng trong vật lý
Lượng tử năng lượng là một khái niệm lượng tử năng lượng là lượng năng lượng trong vật lý lượng tử mô tả cách năng lượng được truyền chỉ thông qua các đơn vị năng lượng rời rạc được gọi là “lượng tử”. Theo đó, mỗi lượng tử có một giá trị năng lượng nhất định, không thể chia thành các giá trị nhỏ hơn.
Công thức tính lượng tử năng lượng là lượng năng lượng của một lượng tử được đưa ra bởi E = hf, trong đó E là năng lượng của lượng tử, h là hằng số Planck và f là tần số của sóng điện từ. Điều này có nghĩa là, ứng với mỗi tần số sóng điện từ khác nhau sẽ có một lượng tử năng lượng tương ứng khác nhau.
Ngoài ra, các nghiên cứu về lượng tử năng lượng cũng cho thấy ánh sáng còn có tính chất của một hạt đẹp, gọi là photon. Mỗi photon lượng tử năng lượng là lượng năng lượng một lượng tử năng lượng xác định và khi nó tương tác với vật chất, nó có thể gây ra các hiện tượng như quang điện và phát ra tia laze.
Ánh sáng được tạo thành từ các hạt gọi là phôtôn, mỗi phôtôn hay còn gọi là lượng tử có năng lượng xác định ε = h.f, cường độ chùm sáng tỉ lệ với số phôtôn phát ra trong 1 giây.
▪ Photon bay với tốc độ c = 3,10 số 8m/s dọc theo tia sáng.
▪ Mỗi khi một nguyên tử hoặc phân tử phát ra hoặc hấp thụ ánh sáng, nó sẽ phát ra hoặc hấp thụ một photon.
Lượng tử năng lượng là lượng năng lượng đến những hiện tượng nào trong vật lý?
Cơ học lượng tử là một lĩnh vực quan trọng trong vật lý hiện đại, nó giải thích được nhiều hiện tượng trong tự nhiên mà cơ học cổ điển không giải thích được. Năng lượng lượng tử được coi là lượng tử năng lượng là lượng năng lượng cốt lõi của cơ học lượng tử và có ảnh hưởng đến nhiều hiện tượng trong vật lý như sau:
Sự giao thoa ánh sáng
Ánh sáng được coi là sóng điện từ, nhưng khi tương tác với vật chất, nó dễ dàng thể hiện tính chất hạt. Hiện tượng lượng tử năng lượng là lượng năng lượng giao thoa ánh sáng là do tương tác giữa các lượng tử năng lượng của các photon.
Tính chất của hạt
Cơ học lượng tử giải thích các tính chất khó hiểu của các hạt như tính chất song song và tính chất không thể đo lường được mô tả trong thế giới cổ điển.
Hiện tượng bóng tối
Trong quá trình quan sát, các phân tử khí sẽ giúp tạo ra một vùng bóng tối, hiện tượng này được giải thích là do sự hấp thụ của các phân tử vào bầu khí quyển.
Vì sao thuyết lượng tử năng lượng quan trọng trong ngành vật lý học?
Như đã giới thiệu từ đầu thì thuyết lượng tử năng lượng rất quan trọng trong ngành vật lý học bởi nó có liên quan đến việc hiểu, việc mô tả quá trình quang hóa cùng những hiện tượng có liên quan. Theoo đó, nó sẽ giúp chúng ta giải thích được tại sao chỉ có một vài mức năng lượng riêng lẻ mà những hạt nhỏ như là hạt electron trong nguyên tử có thể tồn tại được. Hay là tại sao quá trình phát xạ xảy ra ở những mức năng lượng nhất định.
Bên cạnh đó, lượng tử năng lượng cũng là nền tảng cho việc hiểu về cấu trúc của điện tử của nguyên tử. Đồng thời giúp hiểu về sự biến đổi mức năng lượng trong khi các eonn di chuyển từ vị trí năng lượng này đến vị trí năng lượng khác cùng nhưng hiện tượng xung quanh hạt nhỏ đó.
Giải thích định luật lượng tử năng lượng là lượng năng lượng phôtôn
Hiện tượng quang điện xảy ra do sự hấp thụ phôtôn của ánh sáng kích thích bởi các electron trong kim loại. Mỗi photon lượng tử năng lượng là lượng năng lượng bị hấp thụ truyền toàn bộ năng lượng của nó cho một electron.
Để xảy ra hiệu ứng quang điện (electron bứt ra khỏi bề mặt kim loại) thì năng lượng của phôtôn của ánh sáng kích thích phải lớn hơn hoặc bằng công thực hiện (A), tức là:
Nếu chắn tia hồ quang bằng một tấm kính dày thì hiện tượng quang điện sẽ không xảy ra vì tấm kính hấp thụ mạnh tia tử ngoại. Điều này chứng tỏ bức xạ tử ngoại có khả năng gây ra hiệu ứng quang điện ở kẽm, còn ánh sáng nhìn thấy thì không.
Thuyết lượng tử là gì?
Thuyết lượng tử là thuyết được Einsteein tham gia vào đóng góp, xây dựng cùng một nhóm những con người lãng mạn khác gồm: Born, Planck, Bohr, Heisenberg, Schrodinger,… Thuyết lượng tử thường được thể hiện trong cơ học lượng tử, mô tả vũ trụ với những yếu tố bất định, chủ yếu là dùng để mô tả thế giới vi mô. Tức là mô tả từ nguyên tử trở xuống.
Tổng hợp công thức tính lượng tử năng lượng của ánh sáng
- Công thức năng lượng phôtôn: ε=hf=hcλ=mc2(J)
- Khối lượng phôtôn được tính theo công thức: mε= ε/c^2
- Động lượng phôtôn được tính theo công thức: p=mεc
- Công thức e được tính theo công thức: A=hc/λ0
- Giới hạn quang điện của kim loại tính theo công thức: λ0=hc/A
- Công thức lượng tử ánh sáng của Anh – Xtanh: ε=hf=W+1/2mv^20
Trong đó: m là khối lượng của e quang điện (kg). v0 là vận tốc ban đầu cực đại của e quang điện (m/s)
Theo thuyết lượng tử ánh sáng lượng tử năng lượng là năng lượng của?
Theo thuyết lượng tử ánh sáng thì năng lượng của một phôtôn sẽ tỉ lệ thuận với bước sóng.
Kết luận
Với những tiến bộ to lớn trong lĩnh vực khoa học, năm 2023 có thể là một bước đột phá quan trọng cho nghiên cứu về lý thuyết lượng tử ánh sáng và quang điện. Những phát hiện mới lượng tử năng lượng là lượng năng lượng có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các định luật vật lý và áp dụng nó vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Hãy cùng chúng tôi khám phá và đón chờ những khám phá thú vị trong năm 2023 nhé.
