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Photon energy 公式,SPM 物理

公式:E = hf。考试不提供,需记忆。

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Photon energy
E = hf

考试不提供,需记忆。

用途

Photon energy 用于量子物理(SPM 物理中五)。每一行运算都要带 SI 单位。 量子物理

符号与 SI 单位

符号含义SI 单位
E光子能量J
h普朗克常数J s
f频率Hz

公式变形

  • f = E / h
  • h = E / f

解题示例

频率 f = 5.0 × 10¹⁴ Hz 的光(h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s)。 E = hf = 6.63 × 10⁻³⁴ × 5.0 × 10¹⁴ = 3.32 × 10⁻¹⁹ J。

常见陷阱

使用 h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s、f 以赫兹计;答案以焦耳计。除以 1.6 × 10⁻¹⁹ 可换算为 eV。

理解光子能量

方程 E = hf 给出单个光子所携带的能量。式中 E 是光子能量,单位焦耳(J);h 是普朗克常数,单位焦耳·秒(J s);f 是光的频率,单位赫兹(Hz)。

光以离散的能量包形式存在,这正是量子理论的核心:能量与频率成正比,因此蓝光(f 较高)每个光子携带的能量比红光多。亮度只改变光子的数目,而不改变每个光子的能量。

这一关系可以两种方式变形:f = E / h 由已知能量求频率,h = E / f 用于实验同时测得 E 与 f 的情形。全程使用 h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s。

分步解题示例

求频率 f = 6.0 × 10¹⁴ Hz 的绿光单个光子的能量。取 h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s。

从公式开始:

E = hf

代入数值并带上单位:

E = 6.63 × 10⁻³⁴ J s × 6.0 × 10¹⁴ Hz

数字相乘,十的幂次相加:

E = 3.978 × 10⁻¹⁹ J

取三位有效数字,光子能量为 E ≈ 3.98 × 10⁻¹⁹ J。由于一赫兹等于每秒一次,J s × Hz 得到焦耳,可验证答案单位正确。

常见错误与考法

最常见的失误是用错 h 的值。务必取 h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s 并使 f 以赫兹为单位,答案才会以焦耳给出。

要换算为电子伏,把焦耳值除以 1.6 × 10⁻¹⁹。

另有两个须避免的错误:相乘十的幂次时忘记把指数相加,以及把频率与波长混淆。此式需直接用频率。

  • 不要以为光越亮每个光子的能量就越高。
  • 不要漏掉 10⁻³⁴ 中的负号。

在指令词 计算 下,必须写出代入行。在 定义 下,须说明光子能量是一个辐射量子的能量,等于 hf。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English), Sijil Pelajaran Malaysia: Format Pentaksiran mulai 2021, Fizik (4531) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

作者 spmphysics.com.my 编辑团队.· 更新于 2026年9月5日

常见问题

考试会给这个公式吗?
不会。SPM 物理试卷不提供公式表,因此需要记住。
更亮的光源发出的光子能量更高吗?
不会。亮度增加的是每秒的光子数,而每个光子的能量只通过 E = hf 取决于频率。昏暗的蓝灯发出的光子能量比明亮的红灯更高。
应该使用哪个普朗克常数的值?
使用 h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s。由于试卷没有公式表,须把这个值连同 E = hf 一起记熟。
如何把以焦耳为单位的光子能量换算成电子伏?
把焦耳值除以 1.6 × 10⁻¹⁹,因为 1 eV = 1.6 × 10⁻¹⁹ J。例如 3.98 × 10⁻¹⁹ J 约为 2.49 eV。

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