Что такое калькулятор энергии фотона по длине волны?
Этот инструмент переводит длину волны света (или любого электромагнитного излучения) в энергию, которую несёт один фотон. В его основе лежит соотношение Планка — Эйнштейна, одна из основ квантовой физики. Поскольку чем короче длина волны, тем больше энергия, такой пересчёт незаменим в спектроскопии, фотохимии, астрономии и лазерной технике. Калькулятор выдаёт энергию сразу в двух единицах — в джоулях (Дж) и электронвольтах (эВ), причём последняя чаще всего используется на атомном уровне.
Как пользоваться калькулятором
Введите длину волны и выберите единицу измерения — нанометры (нм), микрометры (мкм), ангстремы (Å) или метры (м). Калькулятор автоматически переведёт значение в метры, а затем подставит его в формулу. Нажмите «Рассчитать» — и энергия фотона появится мгновенно.
Разбираем формулу
В основе расчёта лежит уравнение $$E = \frac{h \cdot c}{\lambda}$$ где:
h = постоянная Планка = \(6{,}62607015 \times 10^{-34}\ \text{Дж}\cdot\text{с}\)
c = скорость света = \(299\,792\,458\ \text{м/с}\)
\(\lambda\) = длина волны в метрах.
Произведение h и c даёт в числителе примерно \(1{,}98645 \times 10^{-25}\ \text{Дж}\cdot\text{м}\). Поделив это число на длину волны в метрах, мы получаем энергию в джоулях. Чтобы перевести её в электронвольты, нужно разделить значение в джоулях на элементарный заряд — \(1{,}602176634 \times 10^{-19}\ \text{Кл}\).
Пример расчёта
Возьмём зелёный свет с длиной волны 500 нм = \(5 \times 10^{-7}\ \text{м}\). Тогда $$E = \frac{6{,}62607015 \times 10^{-34} \times 299\,792\,458}{5 \times 10^{-7}} \approx 3{,}973 \times 10^{-19}\ \text{Дж}.$$ Разделив на \(1{,}602176634 \times 10^{-19}\), получаем около 2,48 эВ — типичное значение для фотонов видимого света.
Частые вопросы
Почему у более коротких волн энергия выше? Энергия обратно пропорциональна длине волны, поэтому синий и ультрафиолетовый свет несут больше энергии на один фотон, чем красный или инфракрасный.
Что такое электронвольт? Один электронвольт — это энергия, которую электрон приобретает, проходя разность потенциалов в один вольт. Это удобная единица для измерения энергий атомного масштаба.
Подходит ли расчёт для рентгеновских и радиоволн? Да. Это соотношение справедливо для всего электромагнитного излучения — достаточно ввести нужную длину волны.
