Calculadora de energía del fotón (E = hf)

¿Cómo se calcula la energía de un fotón?

La luz se transporta en paquetes de energía llamados fotones. La energía de un fotón depende únicamente de la frecuencia de la luz:

E = h × f = h × c / λ

Aquí h es la constante de Planck (6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s), c es la velocidad de la luz (299 792 458 m/s), f es la frecuencia y λ es la longitud de onda. Cuanto mayor es la frecuencia, es decir, cuanto menor es la longitud de onda, mayor es la energía del fotón. Un fotón violeta transporta más energía que uno rojo.

Electronvoltios y fórmula abreviada

La energía de un solo fotón en julios es muy pequeña, por lo que se usa el electronvoltio (eV): 1 eV = 1,602176634 × 10⁻¹⁹ J. Si la longitud de onda se expresa en nanómetros, puede usarse esta fórmula abreviada:

E (eV) = 1239,84 / λ (nm)

Ejemplo

Para luz verde con una longitud de onda de 500 nm, E = 1239,84 / 500 = 2,48 eV, equivalentes a 3,97 × 10⁻¹⁹ J. Su frecuencia es 299 792 458 / (500 × 10⁻⁹) = 5,996 × 10¹⁴ Hz.

Número de fotones

Una fuente con potencia óptica P emite una energía de P × t durante un tiempo t. Al dividirla entre la energía de un fotón se obtiene el número de fotones: N = P × t / E. Un láser rojo de 5 mW (632,8 nm) emite aproximadamente 1,6 × 10¹⁶ fotones por segundo.

Límites

La longitud de onda corresponde al vacío. El número de fotones se calcula para luz monocromática y solo es orientativo para fuentes de espectro amplio, como las bombillas. En el efecto fotoeléctrico se libera un electrón únicamente si la energía del fotón supera el trabajo de extracción del metal. Puedes hacer esa comparación en la pestaña «A partir de la energía».

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula la energía de un fotón a partir de la longitud de onda?

Para la luz de este ejemplo, con una longitud de onda en el vacío de 430 nm, la relación de Planck da una energía de 2,883 eV por fotón. El producto de la constante de Planck por la velocidad de la luz se divide entre la longitud de onda. El resultado es la energía de un fotón individual, no la potencia óptica total ni la energía absorbida.

Calcular con estos valores