यदि प्रकाश की तरंगदैर्घ्य बढ़ा दी जाए, तो फोटॉन की ऊर्जा _______।

अवधारणा:

फोटॉन:

• आइंस्टीन के सिद्धांत के अनुसार, प्रकाश ऊर्जा के बंडलों में प्रसार करता है, प्रत्येक बंडल को फोटॉन कहा जाता है।
• फोटॉन का शेष द्रव्यमान शून्य होता है। लेकिन इसका प्रभावी द्रव्यमान इस प्रकार दिया गया है,
• फोटॉन सतह पर दबाव डालता है।
• एक फोटॉन की ऊर्जा इस प्रकार दी जाती है,

\(⇒ E=hν=\frac{hc}{λ}\)

जहाँ h = 6.63 × 10-34 J-sec = प्लैंक स्थिरांक, c = 3 × 10⁸ m/s = प्रकाश की गति, ν = आवृति, और λ = तरंग दैर्ध्य

प्रकाश की कण प्रकृति: फोटोन

• प्रकाश विद्युत प्रभाव ने इस अजीब तथ्य का प्रमाण दिया कि प्रकाश ने पदार्थ के साथ अंत:क्रिया में ऐसा व्यवहार किया जैसे कि वह क्वांटा या ऊर्जा के पैकेट से बना हो।
• आइंस्टीन महत्वपूर्ण परिणाम पर पहुंचे, कि प्रकाश क्वांटम को संवेग के साथ भी जोड़ा जा सकता है।
• प्रकाश क्वांटम का संवेग इस प्रकार दिया गया है,

\(⇒ P=\frac{hν}{c}\)

• ऊर्जा और संवेग का एक निश्चित मान इस बात का प्रबल संकेत है कि प्रकाश की मात्रा को एक कण से जोड़ा जा सकता है। उस कण को ​​बाद में फोटॉन नाम दिया गया।
• 1924 में, इलेक्ट्रॉनों से x-किरण के प्रकीर्णन पर ए.एच. कॉम्पटन (1892-1962) के प्रयोग द्वारा प्रकाश के कण-समान व्यवहार की पुष्टि की गई।
• हम विद्युतचुंबकीय विकिरण के फोटॉन चित्र को इस प्रकार संक्षेप में प्रस्तुत कर सकते हैं:
  1. पदार्थ के साथ विकिरण की अन्योन्यक्रिया में, विकिरण ऐसा व्यवहार करता है मानो वह फोटॉन नामक कणों से बना हो।
  2. प्रत्येक फोटॉन में ऊर्जा E (= hν) और संवेग p (= hν/c), और गति c, प्रकाश की गति होती है।
  3. किसी विशेष आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य के प्रकाश के सभी फोटोन में समान ऊर्जा और संवेग होता है, चाहे विकिरण की तीव्रता कुछ भी हो। किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य के प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि से, किसी दिए गए क्षेत्र को पार करने वाले प्रति सेकंड फोटॉन की संख्या में वृद्धि होती है, प्रत्येक फोटॉन में समान ऊर्जा होती है। इस प्रकार, फोटॉन ऊर्जा विकिरण की तीव्रता से स्वतंत्र होती है।
  4. फोटॉन विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं और विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा विक्षेपित नहीं होते हैं।
  5. एक फोटॉन-कण टकराव (जैसे फोटॉन-इलेक्ट्रॉन टकराव) में, कुल ऊर्जा और कुल संवेग संरक्षित रहता है। हालांकि, टकराव में फोटॉन की संख्या संरक्षित नहीं हो सकती है। फोटॉन को अवशोषित किया जा सकता है या एक नया फोटॉन बनाया जा सकता है।

व्याख्या:

हम जानते हैं कि फोटॉन की ऊर्जा इस प्रकार दी जाती है,

\(⇒ E=\frac{hc}{λ}\)

जहाँ h = 6.63 × 10-34 J-sec = प्लैंक स्थिरांक, c = 3 × 108 m/s =

प्रकाश की गति, और λ = तरंग दैर्ध्य

चूँकि h और c स्थिर हैं,

\(⇒ E\propto\frac{1}{λ}\)     ---(1)

• समीकरण 1 से यह स्पष्ट है कि फोटॉन की ऊर्जा प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
• अतः यदि प्रकाश की तरंगदैर्घ्य बढ़ा दी जाए तो फोटॉन की ऊर्जा कम हो जाएगी। अत: विकल्प 2 सही है।