Spørgsmål:
8. august 2025
Hvad er vigtigst for at et stof kan absorbere lys: bølgelængde eller frekvens?
Spørgsmål:
Når et stof absorberer noget lys, har jeg mest læst, at det er bølgelængden der er afgørende. Da lyshastighed = bølgelængde * frekvens, er der noget der undrer mig:
Hvis man måler på et stof opløst i vand henholdsvis acetone, hvor lysets hastighed er hhv. 2,25×108 m/s og 2,21×108 m/s, burde spektret være flyttet lidt til den ene side, hvis det er bølgelængden, der er afgørende. Spørgsmåler er så, om spektret virkelig flytter sig.
Hvis det ikke flytter sig, bør det være frekvensen, der er afgørende.
En tredje mulighed er, at lyset har den samme hastighed i det molekyle, der måles på, ligegyldigt hvad det er opløst i, så at det er bølgelængden, der er afgørende.
Med venlig hilsen
Søren Nielsen
Svar:
Hej Søren,
Bølgelængde og frekvens hænger ganske rigtigt sammen gennem hastigheden, men det er frekvensen, der er afgørende for, om en foton kan excitere en elektron.
Max Planck i 1901, året efter at han havde kommet med den ide, at lyset kun udsendes i kvanter med bestemte værdier, og at energien var proportional med frekvensen. Senere skulle han få et lidt mere distingveret udseende. Kredit: Public domain.
Hvis du vil excitere en elektron i et atom fra f.eks. grundtilstanden til en mere energirig tilstand, kræver det en vis energi, svarende til forskellen mellem de to tilstande. For at have den fornødne energi E, skal en foton svinge med en given frekvens ν (dette er ikke ikke et v, men det græske bogstav "ny", som ofte bruges for frekvens).
I år 1900 fandt den tyske fysiker Max Planck, at to størrelser er proportionale gennem en konstant, som han kaldte h for "Hilfsgrösse," altså "hjælpestørrelse," men som vi nu kalder Plancks konstant. Altså
E = h ν
Hvis en foton bevæger sig fra vakuum og ind i luft eller acetone, sætter den farten ned, men den mister ikke energi. Hvis den gjorde dét, burde den af symmetriårsager få energi af at bevæge til til et medium med højere hastighed, men hvor skulle den energi komme fra? Dermed ændrer dens frekvens sig heller ikke, og det betyder så, at bølgelængden λ må falde tilsvarende, idet, som du selv siger,
λ = c / ν
Men atomet er ligeglad. Atomet vil have en vis energi, og dermed en vis frekvens.
Bedste hilsener,
Peter Laursen, astrofysiker og videnskabsformidler,
Cosmic Dawn Center, Niels Bohr Institutet.
