Зелёный свет (λ = 550 нм) переходит из воздуха в стекло с показателем преломления 1,5. Определите отношение энергии фотона в воздухе к его энергии в стекле

Энергия фотона определяется по формуле:

где:

• $h$ — постоянная Планка ($6{,}63 \times 10^{-34} \, \text{Дж} \cdot \text{с}$),
• $c$ — скорость света в вакууме ($3{,}00 \times 10^8 \, \text{м/с}$),
• $\lambda$ — длина волны света.

При переходе света из одной среды в другую меняется его длина волны, но частота ($\nu$) остаётся постоянной, что означает неизменность энергии фотона. Чтобы понять это, вспомним, что частота связана со скоростью света и длиной волны как:

В воздухе длина волны зелёного света составляет 550 нм, и скорость света остаётся $3 \times 10^8 \, \text{м/с}$.

Когда свет переходит в стекло с показателем преломления $n = 1{,}5$, его скорость уменьшается в соответствии с этим коэффициентом:

При этом новая длина волны $\lambda_{\text{стекло}}$ будет равна:

Энергия фотона, как мы видим из формулы, зависит только от частоты. Поскольку частота не меняется при переходе света из одной среды в другую, то и энергия фотона остаётся постоянной.

Ответ: Отношение энергии фотона в воздухе к его энергии в стекле равно 1, так как энергия фотона не изменяется при переходе света из воздуха в стекло.