ما هي حاسبة تحويل الطول الموجي إلى طاقة؟
تحوّل هذه الأداة الطول الموجي للضوء (أو أي إشعاع كهرومغناطيسي) إلى الطاقة التي يحملها فوتون واحد. وهي تعتمد على علاقة بلانك–آينشتاين، التي تُعدّ من ركائز فيزياء الكم. ولأن الأطوال الموجية الأقصر تحمل طاقة أكبر، فإن هذا التحويل لا غنى عنه في مجالات مثل علم الطيف، والكيمياء الضوئية، وعلم الفلك، وهندسة الليزر. وتعرض الحاسبة الطاقة بوحدتي الجول (J) والإلكترون فولت (eV)، وهي الوحدة الأكثر استخدامًا على المقياس الذري.
كيفية الاستخدام
أدخل قيمة الطول الموجي واختر وحدتها — النانومتر (nm)، أو الميكرومتر (µm)، أو الأنغستروم (Å)، أو المتر (m). تقوم الحاسبة داخليًا بتحويل القيمة إلى المتر، ثم تطبّق المعادلة. اضغط على زر الحساب لتظهر لك طاقة الفوتون على الفور.
شرح المعادلة
المعادلة الأساسية هي $$E = \frac{hc}{\lambda}$$، حيث:
\(h\) = ثابت بلانك = \(6.62607015 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\)
\(c\) = سرعة الضوء = \(299{,}792{,}458\ \text{m/s}\)
\(\lambda\) = الطول الموجي بالمتر.
ضرب \(h\) في \(c\) يعطي بسطًا يساوي تقريبًا \(1.98645 \times 10^{-25}\ \text{J}\cdot\text{m}\). وبقسمة هذه القيمة على الطول الموجي بالمتر نحصل على الطاقة بالجول. وللتحويل إلى الإلكترون فولت، نقسم قيمة الجول على الشحنة الأولية \(1.602176634 \times 10^{-19}\ \text{C}\).
مثال محلول
لنأخذ الضوء الأخضر بطول موجي يساوي 500 نانومتر = \(5 \times 10^{-7}\ \text{m}\). عندئذٍ تكون $$E = \frac{6.62607015 \times 10^{-34} \times 299{,}792{,}458}{5 \times 10^{-7}} \approx 3.973 \times 10^{-19}\ \text{J}$$ وبقسمة الناتج على \(1.602176634 \times 10^{-19}\) نحصل على نحو \(2.48\ \text{eV}\) — وهي قيمة نموذجية لفوتونات الضوء المرئي.
الأسئلة الشائعة
لماذا تكون الطاقة أعلى عند الأطوال الموجية الأقصر؟ الطاقة تتناسب عكسيًا مع الطول الموجي، لذا يحمل الضوء الأزرق وفوق البنفسجي طاقة أكبر لكل فوتون مقارنةً بالضوء الأحمر أو تحت الأحمر.
ما هو الإلكترون فولت؟ الإلكترون فولت الواحد هو الطاقة التي يكتسبها إلكترون عند مروره عبر فرق جهد مقداره فولت واحد — وهي وحدة عملية لقياس الطاقات على المقياس الذري.
هل تصلح هذه المعادلة للأشعة السينية وموجات الراديو؟ نعم. تنطبق هذه العلاقة على جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي؛ ما عليك سوى إدخال الطول الموجي المناسب.
