Photonenenergie-Rechner

Die Quantisierung des Lichts schreibt vor, dass die Photonenenergie streng umgekehrt proportional zu ihrer Wellenlänge ist, wie durch die Planck-Einstein-Beziehung E = hc/λ bestimmt. Diese Gleichung dient als absolute Grundlage für Spektroskopie und Quantenphysik. Durch die Isolierung der Frequenz- oder Wellenlängenvariablen bestimmt man den genauen energetischen Zustand einer elektromagnetischen Welle und erzwingt so die diskrete, quantisierte Natur kosmischer und subatomarer Wechselwirkungen.

Ein einzelnes Photon trägt so wenig Energie, dass Joule unhandliche Zahlen wie 10⁻¹⁹ J liefern, weshalb Physiker zum Elektronenvolt (eV) wechseln — die Energie, die ein Elektron beim Überwinden einer Spannung von 1 Volt gewinnt. In E = hc/λ steckt eine praktische Abkürzung: bei Wellenlänge in Nanometern gilt E(eV) ≈ 1240 / λ(nm). Für grünes Licht bei 530 nm ergeben sich etwa 2,3 eV pro Photon — genau im Bereich weniger eV, der den Energien chemischer Bindungen entspricht, weshalb sich unsere Augen entwickelt haben, es zu sehen.

Einstein erhielt seinen Nobelpreis 1921 nicht für die Relativitätstheorie, sondern für die Erkenntnis, dass Licht nur dann Elektronen aus Metall herausschlägt, wenn jedes einzelne Photon eine Energieschwelle überschreitet — eine Frage der Wellenlänge, nicht der Helligkeit. Eine grelle rote Lampe löst nie ein Elektron aus, das ein schwaches ultraviolettes Leuchten sofort befreit, denn viele energiearme Photonen summieren sich nicht auf. Aus demselben Grund bräunt und schädigt UV-Licht die Haut, während ein weit stärkerer Radiosender sie unberührt lässt.