Kiedy używasz stałej Plancka ' s, skąd mam wiedzieć, kiedy używać elektronowoltów lub dżuli?

Twoje pytanie nie dotyczy głównie stałej Plancka, ale znaczenia i zastosowania jednostek w fizyce. Na tym powinieneś skupić swoją energię intelektualną, aby rozwiązać ten problem. Możesz pomyśleć, że znasz jednostki, ale myślę, że twoje pytanie sugeruje, że powinieneś postarać się jeszcze bardziej oswoić.

Zalecałbym najpierw powrócić do kilku bardzo prostych przykładów jednostek, a następnie stopniowo uogólniać, aż naprawdę je „zrozumiesz”, tj. rozumiem w pełni, do punktu, w którym Twoja intuicja i instynkty są zgodne z umiejętnością rozumowania.

Prostym przykładem może być kupowanie bananów. Załóżmy, dla celów argumentacji, że supermarket sprzedaje banany w grupach po 5 sztuk. Ustalono, że na każdy pęczek bananów jest 5 bananów. Następnie możemy zmierzyć liczbę owoców w bananach lub w pęczkach.

1 banan = 0,2 pęczka
12 bananów = 2,4 pęczka
2 pęczki = 10 bananów
itd.

Twoje pytanie dotyczące stałej Plancka jest tak, jakby ktoś podał ci pudełko owoców i poprosił o obliczenia dotyczące zawartości pudełka, a ty pytasz „czy powinienem używać bananów lub kiści podczas wykonywania obliczeń i raportowania wyniki? ”Odpowiedź brzmi, że użyjesz tego, co jest wygodniejsze.

Ale ponieważ energia jest mniej znana niż owoce, napiszę trochę więcej, aby przejść do przykładu elektronu V.

Możemy przejść do innych znanych przykładów, takich jak odległość, którą można mierzyć w metrach, milach, calach, milimetrach itp. oraz czas, który można mierzyć w sekundach, godzinach, nanosekundach itp. jestem pewien, że wszystko to jest dość znajome. Z tych można konstruować jednostki prędkości – nie tylko znane metry na sekundę i mile na godzinę, ale także wszystkie inne kombinacje, takie jak cale na rok i tym podobne. Chodzi o to, że chociaż współczynniki konwersji są często liczbami rzeczywistymi, a nie prostymi stosunkami liczb całkowitych, wszystko to wiąże się zasadniczo z tym samym pomysłem, co mój oryginalny przykład bananów i pęczków.

Teraz dochodzimy do elektronowoltów. Pierwszą rzeczą jest wyjaśnienie, że elektronowolt jest jednostką energii. Nie jest to ładunek ani napięcie, ani czas, ani banan, ale energia. Następnie używając definicji (pierwsza linia poniżej) można zacząć z nią pracować:

$$ \ begin {array} {rcl} 1 \ mbox { electron-volt} & = & 1,60218 \ times 10 ^ {- 19} \ mbox {dżule} \\ 12 \ mbox {electron -volt} & = & 12 \ times 1.60218 \ times 10 ^ {- 19} \ mbox {dżuli} \\ & = & 1,92261 \ times 10 ^ {- 18} \ mbox {dżule} \\ 1 \ mbox {joule} & = & 6.24151 \ times 10 ^ {18} \ mbox {electron-volts} \\ etc. \ end {array} $$

Na koniec udzielę kilku rad, aby zminimalizować ryzyko popełnienia błędów.

1. Ponieważ jednostki SI są znane, często pomocne jest po prostu umieszczenie wszystkiego w jednostkach SI podczas obliczeń, a następnie konwersja na dowolne inne jednostki na końcu.
2. Jednak nie zawsze jest to najlepsza zasada. Myślę, że każdy z nas odkrywa, obliczając wiele przykładów, kiedy użycie innych jednostek staje się wygodniejsze.
3. Ilekroć grupa czynników w równaniu daje ogólny wynik, który jest bezwymiarowy, można obliczyć tę grupę samodzielnie, używając dowolnych jednostek, które uznasz za wygodne.

W razie wątpliwości zawsze używaj jednostki SI (lub jednostki pochodne SI ). Następnie można wstawić wartości do wzoru i uzyskać poprawny wynik w jednostkach SI (lub jednostce pochodnej SI odpowiadającej wielkości fizycznej).

Jednostki SI dla stałej Plancka to Js.

Druga postać (z eV) jest dostępna dla wygody i może być używana, jeśli ktoś śledzi jednostki. Na przykład. relacja częstotliwości energii

$ E = h \ nu $

da wtedy $ E $ w jednostkach $ eV $ zamiast $ J $ ( Jednostka SI).Jednostka eV istnieje, ponieważ podczas pracy z fotonami optycznymi wartości liczbowe energii fotonów w eV są liczbami rzędu 1 $ , co jest wygodniejsze w użyciu.