Каковы масса, энергия и импульс фотона с частотой 10 в инфракрасном диапазоне?

Фотон - это элементарная частица света, которая обладает свойствами как волновой, так и частицы. Частота связана со свойствами фотона и определяет его энергию.

Чтобы решить данную задачу, мы можем использовать формулы, связывающие массу, энергию и импульс фотона:

1. Связь массы и энергии фотона:
\(E = mc^2\), где \(E\) - энергия фотона, \(m\) - его масса, \(c\) - скорость света (\(c \approx 3 \times 10^8 \, \text{м/с}\)).

Так как фотон массы не имеет (масса фотона равна нулю), то \(m = 0\).
Подставляя это значение в формулу, получаем: \(E = 0\).

Таким образом, масса фотона в данной задаче равна нулю.

2. Связь энергии и частоты фотона:
\(E = h \cdot \nu\), где \(h\) - постоянная Планка (\(h \approx 6.63 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}\)), \(\nu\) - частота фотона.

Для частоты 10 в инфракрасном диапазоне подставляем \(\nu = 10 \, \text{Гц}\) и подставляем полученные значения в формулу:
\(E = 6.63 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с} \times 10 \, \text{Гц} = 6.63 \times 10^{-33} \, \text{Дж}\).

Таким образом, энергия фотона в данной задаче равна \(6.63 \times 10^{-33} \, \text{Дж}\).

3. Связь энергии и импульса фотона:
\(E = pc\), где \(p\) - импульс фотона.

Подставляем полученное значение энергии (\(E = 6.63 \times 10^{-33} \, \text{Дж}\)) в формулу и решаем ее относительно импульса:
\(6.63 \times 10^{-33} \, \text{Дж} = p \times 3 \times 10^8 \, \text{м/с}\).

Делим обе части уравнения на скорость света и получаем:
\(p = \frac{6.63 \times 10^{-33} \, \text{Дж}}{3 \times 10^8 \, \text{м/с}} \approx 2.2 \times 10^{-25} \, \text{кг} \cdot \text{м/с}\).

Таким образом, импульс фотона в данной задаче равен \(2.2 \times 10^{-25} \, \text{кг} \cdot \text{м/с}\).

Итак, в результате решения задачи мы получили следующие значения:
- Масса фотона: 0;
- Энергия фотона: \(6.63 \times 10^{-33} \, \text{Дж}\);
- Импульс фотона: \(2.2 \times 10^{-25} \, \text{кг} \cdot \text{м/с}\).