Máy tính đổi năng lượng sang bước sóng là gì?
Công cụ này chuyển đổi năng lượng của một photon thành bước sóng tương ứng dựa trên hệ thức Planck–Einstein. Vì năng lượng và bước sóng tỉ lệ nghịch với nhau, nên photon năng lượng cao (như tia X) có bước sóng rất ngắn, còn photon năng lượng thấp (như sóng vô tuyến) lại có bước sóng rất dài. Bạn chỉ cần nhập giá trị năng lượng theo đơn vị electronvolt (eV) hoặc joule (J), công cụ sẽ lập tức cho ra bước sóng tính bằng nanomet và mét, kèm theo tần số của photon.
Cách sử dụng
Nhập năng lượng photon vào ô, chọn đơn vị (eV hoặc J), và máy tính sẽ trả về bước sóng. Electronvolt rất tiện lợi trong vật lý nguyên tử, quang học và vật lý hạt; còn joule là đơn vị chuẩn trong hệ SI. Kết quả tính bằng nanomet giúp bạn dễ dàng xác định photon nằm ở đâu trên phổ điện từ — ánh sáng khả kiến trải dài trong khoảng 380–750 nm.
Giải thích công thức
Bước sóng được tính theo công thức $$\lambda = \frac{h\,c}{E}$$ trong đó \(h = 6{,}62607015\times10^{-34}\ \text{J}\cdot\text{s}\) là hằng số Planck và \(c = 2{,}99792458\times10^{8}\ \text{m/s}\) là vận tốc ánh sáng. Nếu năng lượng được nhập theo đơn vị eV, trước tiên nó sẽ được đổi sang joule bằng cách nhân với \(1{,}602176634\times10^{-19}\ \text{J/eV}\). Tần số được tính từ \(\nu = E / h\).
Ví dụ minh họa
Giả sử một photon có năng lượng 2,0 eV. Đổi sang joule: \(2{,}0 \times 1{,}602176634\times10^{-19} = 3{,}204\times10^{-19}\ \text{J}\). Khi đó $$\lambda = \frac{6{,}62607015\times10^{-34} \times 2{,}99792458\times10^{8}}{3{,}204\times10^{-19}} \approx 6{,}199\times10^{-7}\ \text{m} = \text{khoảng } 620\ \text{nm}$$ — tương ứng với ánh sáng khả kiến màu cam đỏ.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao bước sóng tỉ lệ nghịch với năng lượng? Bởi vì tích hc là một hằng số, nên khi năng lượng tăng lên thì bước sóng buộc phải ngắn lại.
Có cách tính nhanh nào cho eV không? Một công thức gần đúng tiện dụng là \(\lambda(\text{nm}) \approx 1239{,}84 / E(\text{eV})\).
Công cụ này áp dụng được cho mọi loại photon không? Có — tia gamma, tia X, tia tử ngoại (UV), ánh sáng khả kiến, hồng ngoại, vi sóng và sóng vô tuyến đều tuân theo cùng một hệ thức này.
