Qu'est-ce que le calculateur d'énergie d'un photon ?
Cet outil détermine l'énergie transportée par un seul photon de lumière. L'énergie d'un photon ne dépend que de sa fréquence (ou, de façon équivalente, de sa longueur d'onde). Saisissez une longueur d'onde en nanomètres ou une fréquence en térahertz, et le calculateur vous renvoie l'énergie du photon en joules et en électronvolts, ainsi que la fréquence et la longueur d'onde correspondantes. Il fonctionne pour toutes les régions du spectre électromagnétique : ondes radio, infrarouge, lumière visible, ultraviolet, rayons X et rayons gamma.
Comment l'utiliser
Choisissez d'abord si vous souhaitez entrer une longueur d'onde ou une fréquence. Pour la lumière visible, les longueurs d'onde s'étendent grosso modo de 380 nm (violet) à 700 nm (rouge). Tapez votre valeur et lisez directement l'énergie du photon. En basculant d'un mode à l'autre, vous vérifiez la relation inverse : plus la longueur d'onde est courte et la fréquence élevée, plus le photon est énergétique.
La formule expliquée
La relation de Planck–Einstein s'écrit \(E = hf\), où \(h = 6{,}626 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\) est la constante de Planck et \(f\) la fréquence en hertz. Comme la vitesse de la lumière relie la fréquence et la longueur d'onde par \(c = f\lambda\) (avec \(c = 2{,}998 \times 10^{8}\ \text{m/s}\)), on peut aussi écrire $$E = \frac{hc}{\lambda}.$$ Pour exprimer le résultat en électronvolts, on divise l'énergie en joules par la charge élémentaire, soit \(1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{C}\).
Exemple concret
Prenons une lumière verte de longueur d'onde \(500\ \text{nm} = 5{,}00 \times 10^{-7}\ \text{m}\). La fréquence vaut $$f = \frac{c}{\lambda} = \frac{2{,}998 \times 10^{8}}{5{,}00 \times 10^{-7}} \approx 5{,}996 \times 10^{14}\ \text{Hz}$$ (soit environ 600 THz). L'énergie est $$E = hf = 6{,}626 \times 10^{-34} \times 5{,}996 \times 10^{14} \approx 3{,}97 \times 10^{-19}\ \text{J},$$ c'est-à-dire environ 2,48 eV — une valeur typique pour les photons visibles.
Questions fréquentes
Pourquoi l'énergie est-elle proportionnelle à la fréquence et non à la longueur d'onde ? La théorie quantique nous dit que la lumière se présente sous forme de paquets dont l'énergie est directement proportionnelle à la fréquence. Comme la longueur d'onde est inversement proportionnelle à la fréquence, les longueurs d'onde courtes transportent plus d'énergie.
Quelles unités dois-je utiliser ? Saisissez la longueur d'onde en nanomètres (nm) ou la fréquence en térahertz (THz). Le calculateur effectue lui-même la conversion en mètres et en hertz.
Cela s'applique-t-il à un faisceau lumineux ? Le résultat correspond à l'énergie d'un seul photon. Pour obtenir l'énergie de nombreux photons, multipliez par le nombre de photons.
