1. На основе анализа оптических явлений было установлено, что те из них, которые связаны
с распространением света в какой-либо среде, можно объяснить только с помощью
волновой теории, а те, которые связаны с испусканием и поглощением света,
объяснялись только с помощью представления о квантовом составе светового излучения.
Всё это означало, что для объяснения оптических явлений необходима новая теория,
объединяющая волновые и корпускулярные свойства света. Эта новая теория получила
название квантовой теории света и в своём первоначальном виде была создана трудами
Планка, Эйнштейна, Бора и других учёных.
Связь между волновыми и корпускулярными свойствами света по этой теории выражается
формулой Планка для энергии фотона:
E  h f ,
где E — энергия фотона, измеряется в джоулях или электрон-вольтах: 1 эВ = 1,6 10 19
Дж;
h — постоянная Планка, в СИ числовое значение h следующее: h  6,626 10 34 Дж∙с. В
электрон-вольт секундах h  4,136 10 15 эВ∙с ;
f — частота фотона, измеряется в герцах, сокращённо Гц.
Энергия фотона прямо пропорциональна частоте колебаний электромагнитного
излучения.
c
Так как c    f , отсюда f  . Если подставить это выражение в формулу Планка, то

энергию фотона можно выразить через длину волны:
c
Eh ,

где E — энергия фотона, измеряется в джоулях или электрон-вольтах: 1 эВ = 1,6 10 19
Дж;
h — постоянная Планка, равная h  6,626 10 34 Дж∙с; или h  4,136 10 15 эВ∙с ;
c — скорость света в вакууме, c = 3 108 м/с, измеряется в метрах в секунду, сокращённо
м/с;
 — длина волны, измеряется в метрах, сокращённо м.
Энергия фотона обратно пропорциональна длине волны излучения в вакууме.
У фотона нет собственной массы, он не существует в состоянии покоя и при рождении
сразу имеет скорость c .
Чем больше частота f , тем больше энергия E фотона и тем отчётливее проявляются
корпускулярные свойства света. Из-за того что постоянная Планка мала, энергия фотонов
видимого излучения крайне незначительна. Так, фотоны, соответствующие зелёному
свету, имеют энергию 4 10 19 Дж.
Опыт показал, что, пока фотон существует, он движется со скоростью с (в вакууме) и ни
при каких условиях не может замедлить своё движение или остановиться. При встрече с
веществом он может быть поглощён частицей вещества. Тогда сам фотон исчезает, а его
энергия целиком переходит к поглотившей его частице. Фотон не имеет массы покоя. Эта
замечательная особенность фотонов отличает их от частиц вещества, например от
протонов или электронов.
Разработанная Планком теория теплового излучения превосходно согласовывалась с
экспериментом. После открытия Планка начала развиваться новая, самая современная и
глубокая физическая теория — квантовая теория. Развитие её не завершено и по сей день.
Пример решения задачи

2. Задача 1.
Чему равна энергия фотона красного света, имеющего в вакууме длину волны 0,72 мкм?
Дано:
 = 0,72 мкм = 0,72 10 6 м
h = 6,626 10 34 Дж∙с
c = 3 108 м/с
E —?
Решение
Из формулы Планка для энергии фотона E  h  f энергию фотона можно выразить через
длину волны:
c
Eh .

3 108 м / с
Вычисления: E = 6,626 10 34 Дж  с 6
=2,76 10 19 Дж.
0,72 10 м
Ответ: E = 2,76 10 19 Дж.