Máy tính bước sóng sang màu sắc và năng lượng làm gì
Công cụ này nhận bước sóng của một sóng ánh sáng và trả về đồng thời hai thứ: màu nhìn thấy tương ứng với bước sóng đó (hoặc nhãn như tử ngoại hay hồng ngoại khi bước sóng nằm ngoài dải nhìn thấy) và năng lượng photon mà một photon của ánh sáng đó mang theo, biểu diễn theo cả electronvolt (eV) lẫn joule (J). Công cụ cũng cho biết tần số tương ứng để bạn có thể đối chiếu kết quả.
Cách sử dụng
Nhập một giá trị bước sóng và chọn đơn vị của nó — nanomet (nm), micromet (µm), ångström (Å) hoặc mét (m). Nanomet là đơn vị phổ biến nhất cho ánh sáng nhìn thấy, nơi mắt người phản ứng trong khoảng chừng 380 nm đến 750 nm. Gửi biểu mẫu và công cụ sẽ chuyển giá trị bạn nhập sang mét ở bên trong, phân loại dải màu, rồi tính năng lượng photon và tần số.
Giải thích công thức
Mọi kết quả đều đến từ ba mối quan hệ chính xác. Tần số f của ánh sáng có bước sóng λ bằng tốc độ ánh sáng c chia cho bước sóng:
$$f = \dfrac{c}{\lambda}$$Năng lượng của một photon bằng hằng số Planck h nhân với tần số, và có thể viết trực tiếp theo bước sóng:
$$E = h f = \dfrac{h c}{\lambda}$$Chia giá trị joule đó cho điện tích nguyên tố sẽ chuyển nó sang electronvolt. Vì tích hc xấp xỉ 1239.84 eV·nm, một cách rút gọn tiện lợi cho bước sóng cho theo nanomet là:
$$E(\text{eV}) = \dfrac{1239.84}{\lambda\,(\text{nm})}$$Các hằng số được dùng là tốc độ ánh sáng c = 299,792,458 m/s, hằng số Planck h = 6.62607015 × 10⁻³⁴ J·s, và 1 eV = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ J.
Ví dụ minh họa
Lấy ánh sáng xanh lục ở λ = 550 nm, tức là 550 × 10⁻⁹ m. Tần số là 299,792,458 ÷ (5.5 × 10⁻⁷) ≈ 5.451 × 10¹⁴ Hz, hay khoảng 545 THz. Năng lượng photon là (6.62607015 × 10⁻³⁴ × 299,792,458) ÷ (5.5 × 10⁻⁷) ≈ 3.612 × 10⁻¹⁹ J. Chia cho 1.602176634 × 10⁻¹⁹ được khoảng 2.254 eV. Vì 550 nm nằm giữa 500 và 565 nm, dải màu là xanh lục.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao bước sóng ngắn hơn lại có năng lượng cao hơn? Năng lượng photon tỉ lệ nghịch với bước sóng (E = hc/λ), nên bước sóng nhỏ hơn cho năng lượng lớn hơn. Đó là lý do ánh sáng tử ngoại và tia X mang nhiều năng lượng hơn, và gây hại hơn, so với ánh sáng đỏ hay hồng ngoại.
Ranh giới các dải màu có chính xác không? Không. Cảm nhận màu sắc của con người là liên tục và khác nhau giữa mỗi người, nên các mép của quang phổ nhìn thấy (khoảng 380 nm và 750 nm) và các ranh giới giữa tím, lam, lục lam, lục, vàng, cam và đỏ chỉ là những xấp xỉ theo quy ước, chứ không phải giới hạn vật lý rõ ràng.
Nếu bước sóng của tôi nằm ngoài 380–750 nm thì sao? Công cụ vẫn tính tần số và năng lượng photon, đồng thời gán nhãn ánh sáng là tử ngoại (dưới khoảng 380 nm) hoặc hồng ngoại (trên khoảng 750 nm), vì những bước sóng đó là ánh sáng thật nhưng mắt người không nhìn thấy.
