Foton Enerjisi Hesaplama aracı nedir?
Bu araç, bir ışık fotonunun taşıdığı enerjiyi hesaplar. Bir fotonun enerjisi yalnızca frekansına (ya da buna eşdeğer olarak dalga boyuna) bağlıdır. Nanometre cinsinden bir dalga boyu veya terahertz cinsinden bir frekans girin; hesaplayıcı, foton enerjisini joule ve elektronvolt olarak, buna karşılık gelen frekans ve dalga boyuyla birlikte verir. Araç, elektromanyetik tayfın her bölümünde çalışır: radyo dalgaları, kızılötesi, görünür ışık, morötesi, X ışınları ve gama ışınları.
Nasıl kullanılır?
Önce dalga boyu mu yoksa frekans mı girmek istediğinizi seçin. Görünür ışık için dalga boyları yaklaşık 380 nm (mor) ile 700 nm (kırmızı) arasında değişir. Değerinizi yazın ve foton enerjisini okuyun. Modlar arasında geçiş yaparak ters ilişkiyi kolayca görebilirsiniz: dalga boyu kısaldıkça ve frekans yükseldikçe foton enerjisi her zaman artar.
Formülün açıklaması
Planck–Einstein bağıntısı \(E = hf\) şeklindedir; burada \(h = 6{,}626 \times 10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\) Planck sabiti, \(f\) ise hertz cinsinden frekanstır. Işık hızı, frekans ile dalga boyunu \(c = f\lambda\) (\(c = 2{,}998 \times 10^{8}\ \text{m/s}\)) bağıntısıyla ilişkilendirdiği için $$E = \frac{hc}{\lambda}$$ olarak da yazabiliriz. Sonucu elektronvolt cinsinden ifade etmek için, joule cinsinden enerjiyi temel yük olan \(1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{C}\) değerine böleriz.
Çözümlü örnek
Dalga boyu \(500\ \text{nm} = 5{,}00 \times 10^{-7}\ \text{m}\) olan yeşil ışığı ele alalım. Frekans $$f = \frac{c}{\lambda} = \frac{2{,}998 \times 10^{8}}{5{,}00 \times 10^{-7}} \approx 5{,}996 \times 10^{14}\ \text{Hz}$$ (yaklaşık 600 THz) olur. Enerji ise $$E = hf = 6{,}626 \times 10^{-34} \times 5{,}996 \times 10^{14} \approx 3{,}97 \times 10^{-19}\ \text{J},$$ yani yaklaşık 2,48 eV'dir — görünür ışık fotonları için tipik bir değerdir.
Sıkça Sorulan Sorular
Enerji neden dalga boyuyla değil de frekansla orantılıdır? Kuantum teorisine göre ışık, enerjisi doğrudan frekansla orantılı olarak artan paketler halinde gelir. Dalga boyu frekansla ters orantılı olduğundan, daha kısa dalga boyları daha fazla enerji taşır.
Hangi birimleri kullanmalıyım? Dalga boyunu nanometre (nm), frekansı ise terahertz (THz) cinsinden girin. Hesaplayıcı, değerleri içeride metre ve hertz birimlerine çevirir.
Bu sonuç bir ışık demeti için de geçerli mi? Sonuç, tek bir fotonun enerjisidir. Çok sayıda fotonun toplam enerjisini bulmak için bu değeri foton sayısıyla çarpmanız gerekir.
