光子エネルギー計算機とは？
このツールは、光の光子1個が持つエネルギーを計算します。光子のエネルギーは、その周波数（または、それと等価な波長）だけで決まります。波長をナノメートル単位で、あるいは周波数をテラヘルツ単位で入力すると、光子エネルギーをジュールと電子ボルトで、さらに対応する周波数と波長とあわせて表示します。電波・赤外線・可視光・紫外線・X線・ガンマ線まで、電磁スペクトルのあらゆる領域に対応しています。
使い方
まず、波長と周波数のどちらを入力するかを選びます。可視光の波長は、およそ380 nm（紫）から700 nm（赤）の範囲です。値を入力すれば、光子エネルギーがすぐに読み取れます。入力モードを切り替えれば、両者の逆比例の関係も確認できます。波長が短いほど、また周波数が高いほど、光子のエネルギーは常に大きくなります。
計算式の解説
プランク＝アインシュタインの関係式は \( E = hf \) で表されます。ここで \( h = 6.626 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s} \) はプランク定数、\( f \) はヘルツ単位の周波数です。光速によって周波数と波長が \( c = f\lambda \)（\( c = 2.998 \times 10^{8}\ \text{m/s} \)）と結ばれているため、$$ E = \frac{hc}{\lambda} $$ とも書けます。結果を電子ボルトで表すには、ジュール単位のエネルギーを電気素量 \( 1.602 \times 10^{-19}\ \text{C} \) で割ります。
計算例
波長 \( 500\ \text{nm} = 5.00 \times 10^{-7}\ \text{m} \) の緑色光を考えてみましょう。周波数は $$ f = \frac{c}{\lambda} = \frac{2.998 \times 10^{8}}{5.00 \times 10^{-7}} \approx 5.996 \times 10^{14}\ \text{Hz} $$（約600 THz）となります。エネルギーは $$ E = hf = 6.626 \times 10^{-34} \times 5.996 \times 10^{14} \approx 3.97 \times 10^{-19}\ \text{J} $$ で、これは約2.48 eV に相当します。可視光の光子としては典型的な値です。
よくある質問
なぜエネルギーは波長ではなく周波数に比例するのですか？ 量子論によれば、光はエネルギーが周波数に直接比例する「粒（パケット）」として存在します。波長は周波数と反比例の関係にあるため、波長が短いほどエネルギーは大きくなります。
どの単位で入力すればよいですか？ 波長はナノメートル（nm）、周波数はテラヘルツ（THz）で入力してください。計算機が内部でメートルとヘルツに変換します。
光のビーム全体にも当てはまりますか？ 表示される結果は光子1個分のエネルギーです。多数の光子の合計エネルギーを求めるには、光子の個数を掛けてください。
