Käytettäessä Planck ' -vakiota, mistä tiedän, milloin käytetään elektronivoltteja tai jouleita?

Kysymyksesi ei koske ensisijaisesti Planckin vakiota, vaan yksiköiden merkitystä ja käyttöä fysiikassa. Siellä sinun tulisi keskittää henkinen energiasi tämän kysymyksen ratkaisemiseksi. Saatat ajatella, että tunnet yksiköt, mutta mielestäni kysymyksesi ehdottaa, että sinun pitäisi yrittää tulla vielä tutummaksi.

Suosittelen, että palaat ensin muutamiin hyvin yksinkertaisiin esimerkkeihin yksiköistä ja sitten vähitellen yleistä, kunnes olet todella ”saanut” sen, tarkoitan ymmärtänyt sen täysin, siihen pisteeseen, jossa intuitiosi ja vaistosi ovat linjassa perustelukuntasi kanssa.

Joten yksinkertainen esimerkki olisi banaanien ostaminen. Oletetaan perustelun vuoksi, että supermarket myy banaaneja 5 hengen ryhmissä. On sovittu, että jokaisessa banaaniryhmässä on 5 banaania. Sitten voimme mitata hedelmäkertojen määrän joko banaaneina tai nippuina.

1 banaani = 0,2 nippua
12 banaania = 2,4 nippua
2 nippua = 10 banaania
jne.

Kysymyksesi Planckin vakiosta on kuin joku antaisi sinulle hedelmälaatikon ja pyytäisi laatikon sisältöä koskevia laskelmia, ja sinä kysyt ”pitäisikö minun käyttää banaaneja tai nippuja laskelmia ja raportointia varten tuloksia? ”Vastaus on, että käytät sitä, mikä on kätevämpää.

Mutta koska energia on vähemmän tuttua kuin hedelmät, kirjoitan hieman enemmän voidakseni toimia esimerkkinä elektroni- volttia.

Voimme mennä muiden tuttujen esimerkkien, kuten etäisyyden, joka voidaan mitata metreinä, mailina, tuumina, millimetreinä jne., ja ajan, joka voidaan mitata sekunteina, tunteina, nanosekunteina jne. I olen varma, että kaikki tämä on kohtuullisen tuttua. Näistä voidaan rakentaa nopeusyksiköitä — paitsi tuttuja metrejä sekunnissa ja mailia tunnissa, mutta myös kaikki muut yhdistelmät, kuten tuumat vuodessa ja vastaavat. Asia on, että vaikka muuntokertoimet ovat usein reaalilukuja eikä yksinkertaisia kokonaislukujen suhteita, kaikkeen tähän liittyy pohjimmiltaan sama idea kuin alkuperäisessä esimerkissä banaaneista ja nippuista.

Nyt olemme tulleet elektronivoltteihin. Ensinnäkin on selvää, että elektronijännite on energian yksikkö. Se ei ole varaus tai jännite, aika tai banaani, vaan energia. Sitten käyttämällä määritelmää (ensimmäinen rivi alla) voidaan alkaa työskennellä sen kanssa:

$$ \ begin {array} {rcl} 1 \ mbox { electron-volt} & = & 1.60218 \ kertaa 10 ^ {- 19} \ mbox {joules} \\ 12 \ mbox {elektroni -volt} & = & 12 kertaa 1,60218 kertaa 10 ^ {- 19} \ mbox {joules} \\ & = & 1.92261 \ kertaa 10 ^ {- 18} \ mbox {joules} \\ 1 \ mbox {joule} & = & 6.24151 \ kertaa 10 ^ {18} \ mbox {electron-volts} \\ jne. \ end {array} $$

Annan lopuksi neuvoja virheiden tekemismahdollisuuksien minimoimiseksi.

1. Koska SI-yksiköt ovat tuttuja, on usein hyödyllistä vain laittaa kaikki SI-yksikköihin laskutoimituksen aikana ja sitten muuntaa mihin tahansa muuhun haluamaasi yksikköön heti lopussa.
2. Tämä ei kuitenkaan ole aina paras politiikka. Luulen, että kukin havaitsemme laskemalla monia esimerkkejä, kun joidenkin muiden yksiköiden käytöstä tulee helpompaa.
3. Aina kun yhtälön tekijäryhmä antaa kokonaistuloksen, joka on dimensioton, voit laskea kyseinen ryhmä yksin käyttäen mitä tahansa sinulle sopivaa yksikköä.

Jos olet epävarma, käytä aina SI-yksiköt (tai SI-johdetut yksiköt ). Sitten voidaan kytkeä kaavan arvot ja saada oikea tulos SI-yksikköinä (tai fyysistä määrää vastaavana SI-johdettuna yksikkönä).

Planckin vakion SI-yksiköt ovat J. Esimerkiksi. energian taajuussuhde

$ E = h \ nu $

antaa sitten $ E $ yksiköissä $ eV $ $ J $ ( SI-yksikkö).Yksikkö eV on olemassa, koska optisten fotonien kanssa työskenneltäessä fotonenergian numeeriset arvot eV: ssä ovat numeroita $ 1 $ -järjestyksessä, mikä on helpompaa työskennellä.