진동수로 구하는 광자 에너지 계산기란?
이 계산기는 광자의 진동수를 알 때 광자 하나가 갖는 에너지를 구해 줍니다. 핵심은 기본 관계식 \(E = hf\)이며, 여기서 \(h\)는 플랑크 상수입니다. 물리학의 보편 법칙을 다루는 도구이므로 특정 국가나 제도에 얽매이지 않고 어디에서나 동일하게 적용됩니다. 결과는 SI 단위인 줄(J)과 함께 전자볼트(eV) 단위로도 표시되는데, eV는 원자·분자·양자 영역의 계산에서 특히 다루기 편한 단위입니다.
사용 방법
광자의 진동수를 헤르츠(Hz) 단위로 입력하세요. 5e14처럼 지수 표기법을 사용해 \(5 \times 10^{14}\) Hz를 나타낼 수도 있습니다. 계산 버튼을 누르면 광자 에너지가 줄과 전자볼트로 표시됩니다. X선이나 감마선처럼 진동수가 높을수록 에너지가 큰 광자가 되고, 전파처럼 진동수가 낮으면 에너지가 매우 작아집니다.
공식 풀이
광자의 에너지는 진동수에 정비례합니다:
$$E = h \cdot \text{Frequency (Hz)}$$플랑크 상수는 \(h = 6.62607015 \times 10^{-34}\) 줄·초로 고정된 값입니다. 줄 단위 결과를 전자볼트로 바꾸려면 기본 전하량인 \(1.602176634 \times 10^{-19}\) 쿨롬으로 나누면 됩니다. 1 eV는 전자가 1볼트의 전위차를 지날 때 얻는 에너지로 정의되기 때문입니다.
계산 예시
진동수가 \(f = 5 \times 10^{14}\) Hz인 녹색광의 경우:
$$E = 6.62607015 \times 10^{-34} \times 5 \times 10^{14} = 3.313 \times 10^{-19} \text{ J}$$이를 \(1.602176634 \times 10^{-19}\)로 나누면 약 2.068 eV로, 가시광선 광자의 전형적인 에너지 수준입니다.
자주 묻는 질문
플랑크 상수란 무엇인가요? 광자의 에너지와 진동수를 연결해 주는 양자역학의 기본 상수로, 그 값은 \(6.62607015 \times 10^{-34}\) J·s로 정확히 정의되어 있습니다.
진동수를 THz나 GHz로 입력해도 되나요? 먼저 헤르츠로 변환해 주세요. \(1 \text{ THz} = 1 \times 10^{12} \text{ Hz}\), \(1 \text{ GHz} = 1 \times 10^{9} \text{ Hz}\)입니다. 변환한 값을 입력하면 됩니다(예: 1e12).
전자볼트도 함께 보여주는 이유는? 원자·양자 물리에서 광자 에너지는 줄 단위로 보면 너무 작은 값이라, eV가 훨씬 읽기 쉽고 관례적으로 널리 쓰이는 단위이기 때문입니다.
