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光子エネルギーの計算

この光子エネルギーの計算ツールは、波長や振動数をエネルギーに換算します。波長500 nm（緑色の光）の光子はE＝3.97289 × 10⁻¹⁹ J、つまり2.47968 eVです。

計算例：わかっている値: 波長 · 波長 λ 500 nm → 結果：E＝3.97289 × 10⁻¹⁹ J＝2.47968 eV。出典：NIST CODATA 2022: Planck constant h = 6.62607015 × 10⁻³⁴ J s, speed of light c = 299 792 458 m/s, elementary charge e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C (exact values)。更新日：

nm
真空中の値です。可視光はおよそ380〜750 nmです。
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結果

結果
E＝3.97289 × 10⁻¹⁹ J＝2.47968 eV
いろいろな表し方
量値
エネルギー E（ジュール）3.97289 × 10⁻¹⁹ J
エネルギー E（電子ボルト）2.47968 eV
波長 λ500 nm
振動数 f599.585 THz
運動量 p＝h/λ1.32521 × 10⁻²⁷ kg·m/s
計算の手順
  • E＝h·c/λ＝6.62607015 × 10⁻³⁴ J·s×299,792,458 m/s/(500×10⁻⁹ m)＝3.97289 × 10⁻¹⁹ J＝2.47968 eV。
h、c、eは2019年から定義値として厳密です（CODATA 2022）。波長は真空中の値で、物質中ではλが短くなりますが光子のエネルギーは変わりません。

計算方法

光子は光のエネルギーの最小単位で、そのエネルギーは振動数だけで決まります。波長の短い光（青、紫外線、X線）は、赤や赤外線のような波長の長い光より、光子1個あたりのエネルギーが大きくなります。

公式

E＝h·f＝h·c/λです。hはプランク定数6.62607015 × 10⁻³⁴ J·s、cは光速299,792,458 m/sです。電子ボルトへの換算は1 eV＝1.602176634×10⁻¹⁹ Jです。光子の運動量はp＝h/λです。

計算例

波長λ＝500 nmの緑色の光では、E＝h·c/λ＝3.97289 × 10⁻¹⁹ J＝2.47968 eV、振動数は599.585 THz、運動量は1.32521 × 10⁻²⁷ kg·m/sです。振動数f＝600 THzの場合は、E＝3.97564 × 10⁻¹⁹ J＝2.4814 eV、λ＝499.654 nmになります。ちょうど1 eVの光子は、λ＝1,239.84 nmの近赤外線です。

よくある質問

波長から光子のエネルギーを求めるには？

E＝h·c/λを使います。500 nmなら3.97289 × 10⁻¹⁹ J、つまり2.47968 eVです。

ジュールを電子ボルトに直すには？

1.602176634×10⁻¹⁹ Jで割ります。3.97289 × 10⁻¹⁹ Jは2.47968 eVになります。

青い光は赤い光よりなぜエネルギーが大きいのですか？

振動数が高く波長が短いためで、Eは振動数に比例します。450 nmでは約2.76 eV、700 nmでは約1.77 eVです。

出典・根拠

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