Foton Enerjisi Hesaplama (E = hf)

Foton enerjisi nasıl hesaplanır?

Işık, foton denen enerji paketleri hâlinde taşınır. Tek bir fotonun enerjisi yalnız ışığın frekansına bağlıdır:

E = h × f = h × c / λ

h Planck sabiti (6.62607015 × 10⁻³⁴ J·s), c ışık hızı (299 792 458 m/s), f frekans ve λ dalga boyudur. Frekans arttıkça, yani dalga boyu kısaldıkça foton enerjisi büyür. Mor ışığın fotonu kırmızı ışığınkinden daha enerjilidir.

Elektronvolt ve kısa yol

Tek fotonun enerjisi joule ile çok küçük bir sayıdır, bu yüzden çoğunlukla elektronvolt (eV) kullanılır: 1 eV = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ J. Dalga boyu nanometre ile verildiğinde pratik bir kısa yol vardır:

E (eV) = 1239.84 / λ (nm)

Örnek

500 nm dalga boylu yeşil ışık için E = 1239.84 / 500 = 2.48 eV, joule olarak 3.97 × 10⁻¹⁹ J eder. Frekansı 299 792 458 / (500 × 10⁻⁹) = 5.996 × 10¹⁴ Hz olur.

Foton sayısı

Işık gücü P olan bir kaynak t sürede P × t kadar enerji yayar. Bunu tek fotonun enerjisine bölünce foton sayısı çıkar: N = P × t / E. 5 mW gücünde kırmızı bir lazer (632.8 nm) saniyede yaklaşık 1.6 × 10¹⁶ foton yayar.

Sınırlar

Dalga boyu boşluktaki değerdir. Foton sayısı hesabı tek renkli ışık içindir: ampul gibi geniş tayflı kaynaklarda yalnız kaba bir fikir verir. Fotoelektrik olayda bir elektronun kopması için foton enerjisinin metalin iş fonksiyonundan büyük olması gerekir, bu karşılaştırmayı "Enerjiden" sekmesiyle yapabilirsiniz.