파장-에너지 변환 계산기란?
이 도구는 빛(또는 모든 전자기파)의 파장을 광자 하나가 지닌 에너지로 변환해 줍니다. 양자물리학의 핵심 원리인 플랑크–아인슈타인 관계식을 기반으로 하죠. 파장이 짧을수록 더 큰 에너지를 운반하기 때문에, 이 변환은 분광학, 광화학, 천문학, 레이저 공학 같은 분야에서 빠질 수 없습니다. 계산기는 에너지를 줄(J)과 전자볼트(eV) 두 단위로 함께 보여 주며, 그중 전자볼트는 원자 단위 규모에서 가장 흔히 쓰이는 단위입니다.
사용 방법
파장 값을 입력하고 단위를 선택하세요 — 나노미터(nm), 마이크로미터(µm), 옹스트롬(Å), 미터(m) 중에서 고르면 됩니다. 계산기는 입력값을 내부적으로 미터로 변환한 뒤 공식을 적용합니다. 계산 버튼을 누르면 광자 에너지가 즉시 표시됩니다.
공식 풀이
기본이 되는 식은 다음과 같으며,
$$E = \frac{h \cdot c}{\lambda}$$각 기호의 의미는 다음과 같습니다.
h = 플랑크 상수 = \(6.62607015 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\)
c = 빛의 속도 = \(299{,}792{,}458\ \text{m/s}\)
\(\lambda\) = 미터 단위의 파장.
h와 c를 곱하면 분자는 약 \(1.98645 \times 10^{-25}\ \text{J}\cdot\text{m}\)가 됩니다. 이를 미터 단위 파장으로 나누면 줄 단위의 에너지가 나오죠. 전자볼트로 바꾸려면 줄 값을 기본 전하량인 \(1.602176634 \times 10^{-19}\ \text{C}\)로 나누면 됩니다.
계산 예시
파장이 500 nm = \(5 \times 10^{-7}\ \text{m}\)인 녹색광을 예로 들어 봅시다. 이때
$$E = \frac{6.62607015 \times 10^{-34} \times 299{,}792{,}458}{5 \times 10^{-7}} \approx 3.973 \times 10^{-19}\ \text{J}$$가 됩니다. 이 값을 \(1.602176634 \times 10^{-19}\)로 나누면 약 2.48 eV로, 가시광선 광자의 전형적인 에너지 값입니다.
자주 묻는 질문
파장이 짧을수록 에너지가 더 큰 이유는? 에너지는 파장에 반비례합니다. 그래서 파란빛이나 자외선은 빨간빛이나 적외선보다 광자 하나당 더 많은 에너지를 지니죠.
전자볼트란 무엇인가요? 전자볼트(eV)는 전자가 1볼트의 전위차를 지날 때 얻는 에너지로, 원자 규모의 에너지를 다룰 때 편리한 단위입니다.
X선이나 전파에도 적용되나요? 네. 이 관계식은 모든 전자기파에 적용됩니다. 해당하는 파장 값만 입력하면 됩니다.
