เครื่องคำนวณพลังงานโฟตอน

เครื่องคำนวณพลังงานโฟตอน คำนวณพลังงานที่โฟตอนแสงหนึ่งตัวพกพา จาก ความยาวคลื่น หรือ ความถี่ โดยใช้ความสัมพันธ์ที่มีชื่อเสียง E = hf = hc/λ เครื่องมือนี้ให้พลังงานทั้งหน่วย จูล และ อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) พร้อมความถี่และความยาวคลื่นที่สอดคล้อง แสดง พลังงานต่อโมลของโฟตอน สำหรับเคมี และวางตำแหน่งโฟตอนบน สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า แบบภาพ — รวมถึงเผยสีที่แท้จริงเมื่ออยู่ในช่วงที่มองเห็นได้

พลังงานโฟตอนคืออะไร?

แสงประกอบด้วยแพ็กเก็ตพลังงานเล็กๆ เรียกว่า โฟตอน โฟตอนแต่ละตัวพกพลังงานคงที่ซึ่งขึ้นกับความถี่ (หรือเทียบเท่าความยาวคลื่น) เท่านั้น — ไม่ขึ้นกับความสว่างของแสง ลำแสงที่สว่างกว่ามีเพียง จำนวน โฟตอนมากกว่า แต่โฟตอนแต่ละตัวยังพกพลังงานเท่าเดิม การแบ่งพลังงานแสงเป็นควอนตัมนี้ ซึ่งนำเสนอโดย Max Planck และ Albert Einstein เป็นรากฐานสำคัญของฟิสิกส์ควอนตัม และอธิบายปรากฏการณ์อย่างปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก

สูตรพลังงานโฟตอน

มีสองวิธีที่เทียบเท่ากันในการเขียนสมการพลังงานโฟตอน เชื่อมโยงด้วยความสัมพันธ์คลื่น c = fλ:

โดยที่:

• E — พลังงานโฟตอน (จูล, J)
• h — ค่าคงที่ของพลังค์ = 6.62607015 × 10⁻³⁴ J·s
• f — ความถี่ (เฮิรตซ์, Hz)
• c — ความเร็วแสง = 2.99792458 × 10⁸ m/s
• λ — ความยาวคลื่น (เมตร, m)

เพื่อแสดงคำตอบเป็นอิเล็กตรอนโวลต์ หารพลังงานเป็นจูลด้วย 1.602176634 × 10⁻¹⁹ J/eV ทางลัดที่จำง่ายคือ E (eV) ≈ 1240 / λ (nm) ซึ่งมาจาก hc ที่แสดงเป็น eV·nm โดยตรง

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

พลังงานโฟตอนสูงขึ้นเมื่อความยาวคลื่นสั้นลง ตารางด้านล่างแสดงแถบหลักจากพลังงานต่ำสุด (วิทยุ) ถึงสูงสุด (รังสีแกมมา):

พลังงานโฟตอนของแหล่งกำเนิดแสงทั่วไป

ทำไมพลังงานโฟตอนจึงสำคัญ

วิธีใช้เครื่องคำนวณนี้

1. เลือกสิ่งที่คุณรู้: เลือกความยาวคลื่น ความถี่ หรือพลังงานจากเมนูแรก
2. ป้อนค่าและหน่วย: พิมพ์ตัวเลขและเลือกหน่วยที่ตรงกัน (nm, µm, GHz, THz, eV และอื่นๆ)
3. คลิกคำนวณ: เครื่องมือใช้ E = hf = hc/λ และแปลงเป็นทุกหน่วยพร้อมกัน
4. ตรวจผลลัพธ์: อ่านพลังงานเป็นจูลและ eV พลังงานต่อโมล ตำแหน่งบนสเปกตรัม และสีที่มองเห็นได้หากโฟตอนอยู่ในช่วงที่มองเห็นได้

คำถามที่พบบ่อย

สูตรพลังงานโฟตอนคืออะไร?

พลังงานโฟตอนคือ E = hf โดยที่ h คือค่าคงที่ของพลังค์ (6.62607015 × 10⁻³⁴ J·s) และ f คือความถี่ เนื่องจากความเร็วแสง c เท่ากับความถี่คูณความยาวคลื่น จึงเทียบเท่ากับ E = hc / λ ดังนั้นคุณสามารถคำนวณพลังงานโดยตรงจากความยาวคลื่นได้เช่นกัน

แปลงพลังงานโฟตอนจากจูลเป็นอิเล็กตรอนโวลต์อย่างไร?

หารพลังงานเป็นจูลด้วย 1.602176634 × 10⁻¹⁹ ซึ่งเป็นจำนวนจูลในหนึ่งอิเล็กตรอนโวลต์ ตัวอย่างเช่น โฟตอน 3.06 × 10⁻¹⁹ J มีพลังงานประมาณ 1.91 eV ซึ่งเป็นโฟตอนแสงสีแดงทั่วไป

พลังงานของโฟตอนแสงที่มองเห็นได้คือเท่าใด?

แสงที่มองเห็นได้ครอบคลุมประมาณ 380 nm (ม่วง) ถึง 750 nm (แดง) โฟตอนม่วงมีพลังงานประมาณ 3.3 eV เขียวประมาณ 2.4 eV และแดงประมาณ 1.7 eV ในหน่วยจูลอยู่ในระดับประมาณ 3 ถึง 5 × 10⁻¹⁹ J ต่อโฟตอน

ความยาวคลื่นสั้นกว่าหมายถึงพลังงานมากกว่าหรือไม่?

ใช่ พลังงานโฟตอนแปรผกผันกับความยาวคลื่น (E = hc / λ) ดังนั้นความยาวคลื่นที่สั้นกว่าจะมีพลังงานมากกว่า รังสีแกมมาและรังสีเอกซ์มีความยาวคลื่นสั้นมากและพลังงานสูงมาก ในขณะที่คลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นยาวและพลังงานต่ำมาก

พลังงานต่อโมลของโฟตอนคืออะไร?

คูณพลังงานของโฟตอนเดี่ยวเป็นจูลด้วยจำนวนอะโวกาโดร (6.022 × 10²³) เพื่อได้พลังงานของหนึ่งโมลของโฟตอน ซึ่งมักเรียกว่าไอน์สไตน์ หารด้วย 1000 จะได้กิโลจูลต่อโมล ซึ่งสะดวกสำหรับโฟโตเคมี แสงแดงที่ 650 nm มีประมาณ 184 kJ/mol

เมื่อใดที่โฟตอนกลายเป็นรังสีไอออไนซ์?

โฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่าประมาณ 10 eV สามารถดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมได้ และถือว่าเป็นรังสีไอออไนซ์ ซึ่งรวมถึงอัลตราไวโอเลตไกล รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา แสงที่มองเห็นได้ อินฟราเรด ไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุเป็นรังสีไม่อีออไนซ์ เพราะพลังงานต่ำกว่าเกณฑ์นี้มาก

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

• พลังงานโฟตอน - Wikipedia
• ค่าคงที่ของพลังค์ - Wikipedia
• สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า - Wikipedia