波長からエネルギー計算機とは？
このツールは、光（あるいはあらゆる電磁波）の波長を、1個の光子が運ぶエネルギーへと換算します。計算の基礎になっているのは、量子物理学の根幹をなすプランク–アインシュタインの関係式です。波長が短いほど光子のエネルギーは大きくなるため、この換算は分光学、光化学、天文学、レーザー工学といった分野で欠かせません。本計算機は、エネルギーをジュール（J）と、原子スケールで最もよく使われる単位である電子ボルト（eV）の両方で表示します。
使い方
波長を入力し、その単位を選びます。単位はナノメートル（nm）、マイクロメートル（µm）、オングストローム（Å）、メートル（m）から選べます。計算機は入力値を内部でメートルに換算したうえで、公式に当てはめます。「計算」を押すと、光子エネルギーがすぐに表示されます。
計算式の解説
基本となる式は \(E = \frac{h \cdot c}{\lambda}\) で、各記号の意味は次のとおりです。
h ＝ プランク定数 ＝ \(6.62607015 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\)
c ＝ 光速 ＝ \(299{,}792{,}458\ \text{m/s}\)
λ ＝ 波長（メートル単位）
h と c を掛け合わせると、分子はおよそ \(1.98645 \times 10^{-25}\ \text{J}\cdot\text{m}\) になります。これを波長（メートル）で割れば、エネルギーがジュールで求まります。電子ボルトに換算するには、ジュールの値を電気素量 \(1.602176634 \times 10^{-19}\ \text{C}\) で割ります。
計算例
波長 500 nm ＝ \(5 \times 10^{-7}\ \text{m}\) の緑色光を例に考えてみましょう。すると $$E = \frac{6.62607015 \times 10^{-34} \times 299{,}792{,}458}{5 \times 10^{-7}} \approx 3.973 \times 10^{-19}\ \text{J}$$ となります。これを \(1.602176634 \times 10^{-19}\) で割ると約 2.48 eV となり、可視光の光子としては典型的な値です。
よくある質問
波長が短いほどエネルギーが大きいのはなぜ？ エネルギーは波長に反比例します。そのため、青色光や紫外線は、赤色光や赤外線よりも1光子あたりのエネルギーが大きくなります。
電子ボルトとは何ですか？ 1電子ボルトとは、電子が1ボルトの電位差を通過するときに得るエネルギーのことです。原子スケールのエネルギーを表すのに便利な単位です。
X線や電波にも使えますか？ はい。この関係式はすべての電磁波に成り立つので、対応する波長を入力するだけで計算できます。
