Năng lượng Photon được ứng dụng nhiều trong vật lý, mang lại rất nhiều hữu ích trong cuộc sống. Để tìm hiểu thông tin chung về năng lượng Photon là gì? công thức như thế nào, các bạn hãy cùng tìm hiểu thông tin ngay dưới đây nhé.
Mục Lục
1. Năng lượng Photon là gì?
Năng lượng photon được biết đến là một dạng năng lượng mang bởi một photon duy nhất. Lượng năng lượng photon có tỷ lệ thuận với tần số điện từ của photon. Bởi vậy, chúng sẽ tương ứng và tỷ lệ nghịch với bước sóng. Nếu như có tần số của photon càng cao, thì năng lượng của chúng càng cao. Mặt khác nếu như bước sóng của photon càng dài thì năng lượng của chúng cũng sẽ càng thấp.
Tìm hiểu năng lượng photon là gì
Trong vật lý, photon là một loại hạt cơ bản, và cũng là hạt lượng tử của trường điện từ với ánh sáng cũng như mọi dạng bức xạ điện từ khác. Đây cũng được xem là hạt tải lực của lực điện từ. Lực điện từ có hiệu ứng giúp quan sát dễ dàng ở cả thang vi mô và vĩ mô bởi photon không có khối lượng nghỉ. Điều đó sẽ cho phép những tương tác cơ bản được xảy ra trong những khoảng cách cực kỳ lớn.
Tương tự như những loại hạt cơ bản khác thì photon được miêu tả bởi cơ học lượng tử với biểu hiện lưỡng tính sóng hạt - chúng đều có những tính chất giống như của cả sóng và hạt. Chẳng hạn như, một hạt photon có thể bị khúc xạ bởi một thấu kính và cũng thể hiện sự giao thoa giữa các sóng, tuy nhiên nó cũng biểu hiện giống một hạt khi chúng ta thực hiện phép đo định lượng về động lượng của nó.
Khái niệm photon đã mang đến những phát triển vượt bậc theo lý thuyết của vật lý và thực nghiệm. Tương tự như lý thuyết trường lượng tử, laser ngưng tụ Bose – Einstein với cách giải thích theo xác suất cơ học lượng tử. Bạn có thể áp dụng chúng trong một vào lĩnh vực như quang hóa học (photochemistry), việc sử dụng kính hiển vi có độ phân giải cao cùng với những phép đo khoảng cách giữa các phân tử.
Cho đến nay, photon được đưa vào nghiên cứu tương tự như một trong các phần tử của máy tính lượng tử và có thể dùng cho những ứng dụng phức tạp trong thông tin quang, cụ thể như mật mã lượng tử (quantum cryptography).
>>> Năng lượng nguyên tử là gì? Ứng dụng trong cuộc sống hiện nay
2. Ứng dụng của năng lượng photon trong công nghệ
Năng lượng photon hiện nay đã được ứng dụng nhiều trong công nghệ. Các ví dụ dưới đây nhằm minh họa về ứng dụng dựa trên tính chất của photon hơn với với những thiết bị quang học nói chung cho thấu kính và có thể giải thích theo lý thuyết về ánh sáng cổ điển.
Laser được biết đến là một ứng dụng rất quan trọng, được mô tả với phát xạ kích thích
>>> Giải thích rõ về năng lượng Bovis là gì?
2.1. Năng lượng photon ứng dụng trong tia laser
Người ta thường sử dụng một số phương pháp để xác định được số photon độc thân. Các ống nhân quang điện đều hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện: một photon chạm vào bề mặt kim loại cùng với một electron bị bật ra, sẽ làm khởi phát một luồng khổng lồ các electron trong ống nhân quang điện.
Các chip CCD có thể dùng hiệu ứng tương tự trên chất bán dẫn: một photon tới sẽ làm sinh ra điện tích trên một tụ điện vi mô và có thể sẽ được ghi lại. Một số thiết bị dò như máy đếm Geiger thường sử dụng khả năng photon gây ion hóa những phân tử khí, từ đó làm hình thành dòng điện mà máy đo được.
Những nhà hóa học hay hỹ sư thường áp dụng công thức Planck E=hnu trong tính toán sự thay đổi năng lượng từ tiên đoán thần số ánh sáng với quá trình chuyển dịch năng lượng và sự hấp thụ một photon cụ thể. Chẳng hạn như, bạn có thể tinh chỉnh phổ phát xạ của đèn huỳnh quang bằng việc sử dụng những phân tử khí có mức năng lượng điện tử khác nhau đồng thời giúp điều chỉnh năng lượng điển hình với các electron khiến cho phân tử khí hấp thụ nó trong bóng đèn.
2.2. Phổ phát xạ của đèn huỳnh quang
Một số điều kiện, phải “hai” photon mới gây ra được sự chuyển dịch năng lượng hơn là một photon. Đây là nguyên lý áp dụng với kính hiển vi độ phân giải cao, bởi thường những mẫu quan sát chỉ hấp thụ năng lượng tại vùng có hai chùm sáng khác màu chồng lên nhau, ngoài ra còn cho phép thể tích bị kích thích (vùng cần quan sát) nhỏ hơn trường hợp chỉ dùng một chùm sáng. Điều quan trọng hơn cả là những photon này ít có khả năng gây phá hủy mẫu vật hơn bởi chúng thường mang năng lượng thấp hơn.
Với một số trường hợp gây ra quá trình chuyển dịch năng lượng ở hai hệ. Cụ thể là khi một hệ hấp thụ một photon, còn với hệ khác gần nó “cướp” năng lượng tái phát và kích thích một photon với tần số khác biệt. Đây được hiểu là cơ chế hiện tượng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang, một số kỹ thuật dùng trong sinh học phân tử thực hiện công việc nghiên cứu các protein thích hợp.
Một vài phần cứng phát số ngẫu nhiên cần phải sự xác định được một photon độc thân. Chẳng hạn như, khi gửi một photon đến bộ tách chùm sẽ ngẫu nhiên tạo ra mỗi bit trong dãy. Với trường hợp này sẽ đưa ra hai kết quả khả dĩ có xác suất bằng nhau. Với kết quả thực tế này được dùng để xác định bit tiếp theo trong dãy là “0” hay “1”.
3. Năng lượng Photon công thức là gì?
Dưới đây là công thức tính năng lượng photon trong vật lý:
Công thức tính năng lượng photon
Với những chia sẻ trên đây giúp bạn tìm hiểu về năng lượng photon là gì và ứng dụng trong cuộc sống như thế nào? Đừng quên tham khảo bài viết tiếp theo để cập nhật kiến thức liên quan khác nhé. Chúc bạn thành công!
