Når jeg bruger Planck ' s konstant, hvordan ved jeg, hvornår jeg skal bruge elektronvolt eller joule?

Dit spørgsmål handler ikke primært om Plancks konstant, men om betydningen og brugen af enheder i fysik. Det er her, du skal fokusere din intellektuelle energi for at løse dette spørgsmål. Du tror måske, du er bekendt med enheder, men jeg synes, dit spørgsmål antyder, at du skal prøve at blive endnu mere fortrolig.

Jeg vil anbefale, at du først vender tilbage til nogle meget enkle eksempler på enheder og derefter gradvis generaliserer, indtil du virkelig har “fået” det, hvor jeg mener forstået det fuldt ud, til det punkt, hvor din intuition og instinkter passer med dit ræsonnement.

Så et simpelt eksempel ville være at købe bananer. Antag for argumentets skyld, at supermarkedet sælger bananer i grupper på 5. Det er indrettet, at hver flok bananer har 5 bananer. Derefter kan vi måle antallet af frugter i bananer eller i bundter.

1 banan = 0,2 bundter
12 bananer = 2,4 bundter
2 bundter = 10 bananer
osv.

Dit spørgsmål om Plancks konstant er som om nogen giver dig en æske med frugt og beder om beregninger, der involverer indholdet af æsken, og du spørger “skal jeg bruge bananer eller klaser, når jeg foretager beregninger og rapportering resultater? “Svaret er, at du bruger det, der er mere bekvemt.

Men da energi er mindre kendt end frugtgenstande, vil jeg skrive lidt mere for at arbejde op til eksemplet med elektron- volt.

Vi går muligvis ved siden af andre kendte eksempler, såsom afstand, der kan måles i meter, miles, inches, millimeter osv., og tid, der kan måles i sekunder, timer, nanosekunder osv. I er sikker på, at alt dette er rimeligt kendt. Ud fra disse kan man konstruere hastighedsenheder — ikke kun de velkendte meter pr. Sekund og miles i timen, men også alle andre kombinationer såsom inches pr. År og lignende. Pointen er, at selvom konverteringsfaktorerne ofte er reelle tal snarere end enkle forhold mellem heltal, involverer alt dette fundamentalt den samme idé som mit oprindelige eksempel på bananer og klaser.

Nu kommer vi til elektronvolt. Den første ting er at være klar over, at elektron-volt er en energienhed. Det er ikke en ladning eller en spænding eller en tid eller en banan, men en energi. Ved at bruge definitionen (den første linje nedenfor) kan man begynde at arbejde med den:

$$ \ begin {array} {rcl} 1 \ mbox { elektron-volt} & = & 1.60218 \ gange 10 ^ {- 19} \ mbox {joules} \\ 12 \ mbox {elektron -volt} & = & 12 \ gange 1.60218 \ gange 10 ^ {- 19} \ mbox {joules} \\ & = & 1.92261 \ gange 10 ^ {- 18} \ mbox {joules} \\ 1 \ mbox {joule} & = & 6.24151 \ gange 10 ^ {18} \ mbox {elektron-volt} \\ osv. \ slut {array} $$

Endelig vil jeg tilbyde nogle råd for at minimere chancen for at lave fejl.

1. Da SI-enheder er velkendte, er det ofte nyttigt bare at lægge alt i SI-enheder under en beregning og derefter konvertere til de andre enheder, du kan lide lige i slutningen.
2. Dette er dog ikke altid den bedste politik. Jeg tror, at vi hver især ved beregning af mange eksempler opdager, når brugen af nogle andre enheder bliver mere bekvem.
3. Når en gruppe faktorer i en ligning giver et samlet resultat, der er dimensionsløst, så kan du beregne denne gruppe alene ved hjælp af de enheder, du finder bekvemme.

I tvivlstilfælde skal du altid bruge SI-enheder (eller SI-afledte enheder ). Derefter kan man tilslutte værdierne i formlen og få det korrekte resultat i SI-enheder (eller den SI-afledte enhed svarende til den fysiske størrelse).

SI-enhederne for Planck-konstanten er Js.

Den anden form (med eVer) er der for nemheds skyld og kan bruges, hvis man sporer enhederne. For eksempel. energifrekvensrelationen

$ E = h \ nu $

giver derefter $ E $ i enheder af $ eV $ i stedet for $ J $ (den SI-enhed).Enheden eV eksisterer, fordi de numeriske værdier for fotonenergien i eV er tal i rækkefølgen af $ 1 $ , når det arbejder med optiske fotoner, hvilket er mere praktisk at arbejde med.