7.1 Teori Kuantum Cahaya — Nota JomSkor

Spektrum Elektromagnet

Spektrum selanjar yang terdiri daripada tujuh jenis gelombang (sinar gama, sinar-X, ultraungu, cahaya tampak, inframerah, gelombang mikro, gelombang radio) yang mempunyai frekuensi dan panjang gelombang yang berbeza.

Jasad Hitam

Jasad unggul yang berupaya menyerap semua sinaran elektromagnet yang jatuh padanya dan memancarkan sinaran termal bergantung pada suhunya.

Kuantum Tenaga dan Foton

Tenaga cahaya wujud dalam bentuk paket tenaga diskrit yang dikenali sebagai foton. Tenaga foton berkadar terus dengan frekuensi gelombang cahaya, di mana $h$ ialah pemalar Planck.

$E = hf$

Kedualan Gelombang-Zarah dan Panjang Gelombang de Broglie

Semua zarah boleh menunjukkan ciri-ciri gelombang. Panjang gelombang de Broglie bagi suatu zarah berkadar songsang dengan momentumnya, $p$, yang juga boleh dinyatakan sebagai hasil darab jisim, $m$, dan halaju, $v$.

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

Contoh soalan

Sebuah lampu 50 W memancarkan cahaya merah dengan panjang gelombang, $\lambda = 7.0 \times 10^{-7}$ m. Berapakah bilangan foton yang dipancarkan per saat?

• Kenal pasti masalah: Bilangan foton yang dipancarkan per saat, $n$.
• Kenal pasti maklumat yang diberikan: Panjang gelombang, $\lambda = 7.0 \times 10^{-7}$ m; Kuasa, $P = 50$ W; Pemalar Planck, $h = 6.63 \times 10^{-34}$ J s; Laju cahaya dalam vakum, $c = 3.00 \times 10^8$ m s$^{-1}$.
• Kenal pasti rumus yang boleh digunakan: $P = nhf = \frac{nhc}{\lambda}$. Maka, $n = \frac{P\lambda}{hc}$.
• Selesaikan masalah secara numerikal: Gantikan nilai ke dalam rumus $n = \frac{50 \times 7.0 \times 10^{-7}}{6.63 \times 10^{-34} \times 3.00 \times 10^8}$.

$1.76 \times 10^{20}$ s$^{-1}$