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光子はエネルギーの小さなパケットであり、興味深い波のような粒子のような振る舞いを示します。光子は両方とも可視光やX線などの電磁波ですが、粒子のようなエネルギーで量子化されます。したがって、光子のエネルギーは、Plancks定数と呼ばれる基本定数の倍数であり、 h = 6.62607015 × 10-34 J s _._
光子のエネルギーを計算する
光子のエネルギーは2つの方法で計算できます。周波数がすでにわかっている場合は、 f、Hz単位の光子の場合、 E = hf。この方程式は、光子エネルギーが量子化されると理論化したMax Planckによって最初に提案されました。したがって、このエネルギー方程式は、プランク方程式と呼ばれることもあります。
Plancks方程式の別の形式では、次の単純な関係を使用します。 c = λ f、 どこ λ は光子の波長であり、 c は光の速度です。これは一定で、2.998×10です。8 ミズ。光子の周波数がわかっている場合、次の式で波長を簡単に計算できます。 λ = c / f.
これで、Plancks方程式のいずれかのバージョンで光子のエネルギーを計算できます。 E = hf または E = hc /λ。多くの場合、ジュールの代わりにeV（電子ボルト）の単位を光子エネルギーの単位として使用します。使用できます h = 4.1357 × 10-15 eV s。これにより、光子のより合理的なエネルギースケールが得られます。
どの光子がよりエネルギッシュですか？
この式により、エネルギーが光子の周波数と波長にどのように依存するかを簡単に確認できます。上記の各式を見て、それらが光子の物理学について何を暗示しているか見てみましょう。
まず、波長と周波数は常に定数に等しくなるため、光子Aの周波数が光子Bの2倍である場合、光子Aの波長は光子Bの波長の1/2でなければなりません。
第二に、光子の周波数がそのエネルギーの相対的なアイデアをどのように提供できるかについて多くを学ぶことができます。たとえば、光子Aは光子Bよりも高い周波数を持っているため、エネルギーが2倍であることがわかります。一般に、エネルギーは周波数とともに直接スケーリングすることがわかります。同様に、光子のエネルギーはその波長に反比例するため、光子Aが光子Bよりも短い波長を持っている場合、再びエネルギーが大きくなります。
シンプルな光子エネルギー計算機
光子エネルギーを迅速に推定すると役立つ場合があります。光子の波長と周波数の関係は非常に単純であり、光の速度は約3×108 m / sの場合、光子の周波数または波長の大きさのオーダーがわかっていれば、他の量を簡単に計算できます。
可視光の波長は約10です −8 メートル、そう f = 3 × (108 / 10 −7) = 3 × 1015 Hz。大きさの推定値をすばやく取得しようとしている場合は、3を忘れることもできます。次、 E = hf、だから h 約4×10 −15 eV、その後、可視光光子のエネルギーの簡単な推定は E = 4 × 10 −15× 3 × 1015、または約12 eV。
フォトンが可視範囲を上回っているか下回っているかをすぐに把握したい場合は覚えておくべき適切な数字ですが、この手順全体がフォトンエネルギーの迅速な推定を行うには良い方法です。迅速で簡単な手順は、単純な光子エネルギー計算機と考えることさえできます！