光子エネルギー計算機

光子エネルギーとE=hf：量子力学の扉

光は波であると同時に、粒子（光子、フォトン）としての性質を持ちます。光子1個が持つエネルギー $E$ は、その光の振動数（周波数） $f$ に比例します。この関係を示したのがマックス・プランクであり、量子力学の基礎となる式です。

E = hf = \frac{hc}{\lambda}

• h (プランク定数)： $6.626 \times 10^{-34} \text{ J}\cdot\text{s}$
• c (光速)： $2.998 \times 10^{8} \text{ m/s}$
• f (振動数)：Hz（ヘルツ）
• λ (波長)：m（メートル）

エネルギーと色の関係

振動数が高い（波長が短い）ほど、光子のエネルギーは高くなります。

• 赤色光 (700nm)：エネルギーは低く、約1.8 eV。
• 緑色光 (532nm)：中程度のエネルギー、約2.3 eV。
• 青色光 (450nm)：エネルギーは高く、約2.8 eV。
• 紫外線・X線：可視光よりも遥かに高いエネルギーを持ち、化学結合を切断したり（日焼けの原因）、人体を透過したりします。

電子ボルト (eV) とは？

光子1個のエネルギーはジュール(J)で表すと非常に小さな値（$10^{-19}$オーダー）になります。そのため、原子物理学の分野では電子ボルト (eV) という単位が便利です。1 eVは、電子1個が1ボルトの電位差で加速されたときに得る運動エネルギーに等しく、$1 \text{ eV} \approx 1.602 \times 10^{-19} \text{ J}$ です。

計算の便利式

波長（nm）からエネルギー（eV）を素早く求めるための近似式として、以下がよく使われます。

E (\text{eV}) \approx \frac{1240}{\lambda (\text{nm})}