Jak poznám, kdy při použití Planckovy onstanty ' s konstanty, kdy použít elektronvolty nebo jouly?

Vaše otázka se netýká primárně Planckovy konstanty, ale významu a použití jednotek ve fyzice. Na to byste měli zaměřit svoji intelektuální energii, abyste vyřešili tuto otázku. Možná si myslíte, že jste obeznámeni s jednotkami, ale myslím, že vaše otázka naznačuje, že byste se měli pokusit být ještě více obeznámeni.

Doporučil bych, abyste se nejprve vrátili k několika velmi jednoduchým příkladům jednotek a poté postupně zobecňovali, dokud to opravdu „nedostanete“, což myslím plně pochopil, až do bodu, kdy se vaše intuice a instinkty vyrovnají s vaší fakultou uvažování.

Jednoduchým příkladem by tedy byl nákup banánů. Předpokládejme, že v supermarketu se prodávají banány ve skupinách po 5. Je uspořádáno, že každá banda banánů má 5 banánů. Poté můžeme změřit počet kusů ovoce buď v banánech, nebo ve svazcích.

1 banán = 0,2 svazku
12 banánů = 2,4 svazku
2 svazky = 10 banánů atd.

Vaše otázka ohledně Planckovy konstanty je jako někdo, kdo vám dá krabici ovoce a požádá o výpočty zahrnující obsah krabice, a vy se ptáte „mám při výpočtech a podávání zpráv používat banány nebo hrozny výsledky? „Odpověď je, že použijete to, co je pohodlnější.

Ale protože energie je méně známá než ovocné položky, napíšu o něco více, abych se propracoval k příkladu elektronů voltů.

Mohli bychom jít vedle dalších známých příkladů, jako je vzdálenost, kterou lze měřit v metrech, mílích, palcích, milimetrech atd., a čas, který lze měřit v sekundách, hodinách, nanosekundách atd. I jsem si jistý, že to všechno je rozumně známé. Z nich lze sestrojit jednotky rychlosti – nejen známé metry za sekundu a míle za hodinu, ale také všechny ostatní kombinace, jako jsou palce za rok a podobné věci. Jde o to, že ačkoliv jsou převodní faktory často spíše reálná čísla než jednoduché poměry celých čísel, to vše v zásadě zahrnuje stejnou myšlenku jako můj původní příklad banánů a hroznů.

Nyní se dostáváme k elektronvoltům. První věcí je jasné, že elektronový volt je jednotka energie. Není to náboj, napětí nebo čas nebo banán, ale energie. Potom pomocí definice (první řádek níže) s ní můžeme začít pracovat:

$$ \ begin {array} {rcl} 1 \ mbox { electron-volt} & = & 1,60218 \ krát 10 ^ {- 19} \ mbox {joules} \\ 12 \ mbox {elektron -volt} & = & 12 \ krát 1,60218 \ krát 10 ^ {- 19} \ mbox {joules} \\ & = & 1,92261 \ krát 10 ^ {- 18} \ mbox {joules} \\ 1 \ mbox {joule} & = & 6,24151 \ krát 10 ^ {18} \ mbox {electron-volts} \\ atd. \ end {array} $$

Nakonec nabídnu několik rad, aby se minimalizovala šance na chyby.

1. Jelikož jsou jednotky SI známé, je často užitečné při výpočtu vše vložit do jednotek SI a hned na konci převést na libovolné další jednotky, které se vám líbí.
2. Toto však není vždy nejlepší politika. Myslím, že každý zjistíme výpočtem mnoha příkladů, kdy se použití některých dalších jednotek stane pohodlnějším.
3. Kdykoli skupina faktorů v rovnici poskytne celkový výsledek, který je bezrozměrný, můžete vypočítat tato skupina sama o sobě pomocí libovolných jednotek, které považujete za vhodné.

V případě pochyb vždy použijte jednotky SI (nebo jednotky odvozené od SI ). Pak je možné připojit hodnoty ve vzorci a získat správný výsledek v jednotkách SI (nebo odvozené jednotce SI odpovídající fyzické veličině).

Jednotky SI pro Planckovu konstantu jsou J.

Druhá forma (s eV) je zde pro pohodlí a lze ji použít, pokud jedna sleduje jednotky. Např. vztah frekvence a energie

$ E = h \ nu $

pak dá $ E $ v jednotkách $ eV $ namísto $ J $ ( Jednotka SI).Jednotka eV existuje, protože při práci s optickými fotony jsou číselné hodnoty energie fotonu v eV čísla v řádu $ 1 $ , se kterým je pohodlnější pracovat.