光子エネルギー計算機

光の量子化は、プランク-アインシュタインの関係 E = hc/λ によって決まるように、光子のエネルギーがその波長に厳密に反比例することを示します。この方程式は、分光法と量子物理学の絶対的な基礎として機能します。周波数または波長変数を分離することによって、電磁波の正確なエネルギー状態を決定し、宇宙および亜原子の相互作用の離散的で量子化された性質を強化します。

一個の光子が運ぶエネルギーはごくわずかで、ジュールで表すと 10⁻¹⁹ J のような扱いにくい数になります。そこで物理学者は、電子が 1 ボルトの電位差を越えるときに得るエネルギー、すなわち電子ボルト（eV）を使います。E = hc/λ には便利な近似が隠れており、波長をナノメートルで表すと E(eV) ≈ 1240 / λ(nm) となります。530 nm の緑色光を入れると 1 個あたり約 2.3 eV になり、これは化学結合のエネルギーとほぼ同じ数 eV の範囲で、私たちの目がこの光を見るよう進化した理由でもあります。

アインシュタインが 1921 年にノーベル賞を受けたのは相対論ではなく、光が金属から電子をたたき出せるのは各光子がエネルギーのしきい値を越えるとき、つまり明るさではなく波長で決まると見抜いたためです。まぶしい赤色ランプはいくら明るくても電子を放出させられませんが、かすかな紫外線ならただちに放出させます。低エネルギーの光子をいくら積み重ねても足し合わさらないからです。これが、はるかに強力な無線送信機は無害なのに、紫外線が肌を焼き傷つける理由です。