使い方
- 既知の量を選び、表示された入力欄（波長または周波数）に値を入力します。
- 波長は接頭語を付けて入力します。例えば500 nm と書きます。周波数はヘルツで入力します。例えば6.0e14 Hz と書きます。
- 周波数と波長を読み、その後に光子1個のエネルギーをジュールと電子ボルトで確認します。
- 計算過程を開くと、c = λν と E = hν の式に数値を当てはめた計算が表示されます。
式
光や他の電磁波は、波長 λ と周波数 ν を持ち、その速さ c は両者の積です。c = λν です。c は一定なので、波長が長いほど周波数は低くなります。光子のエネルギーは E = hν で、h はプランク定数です。同じエネルギーは E = hc/λ とも書けます。
c = λ × ν = 299,792,458 m/s（厳密値）
ν = c ÷ λ
E = h × ν、h = 6.626 070 15 × 10⁻³⁴ J/Hz（厳密値）
1 eV = 1.602 176 634 × 10⁻¹⁹ J（厳密値）- SI単位系では3つの定数は厳密な値なので、結果の不確かさは入力する数値にだけ由来します。
- エネルギーは周波数に比例するので、周波数が2倍の光子はエネルギーも2倍になります。
このツールが含まない内容
- 媒質中の光。光は水やガラスの中では遅くなるため、同じ周波数でも波長は短くなります。このツールは真空中の速さを使い、その補正は行いません。
- 音。音の波の速さは媒質によって決まり、c で決まるわけではありません。音については、ドップラー効果の計算ツールを使ってください。
計算例：500 nmの光
波長500 nm は5.00 × 10⁻⁷ m です。周波数は f = c ÷ λ = 2.998 × 10⁸ m/s ÷ 5.00 × 10⁻⁷ m = 5.996 × 10¹⁴ Hz です。このとき光子1個は E = h × f = 6.626 × 10⁻³⁴ J·s × 5.996 × 10¹⁴ Hz = 3.973 × 10⁻¹⁹ J で、2.48 eV です。
| 項目 | 値 |
|---|---|
| 周波数 | 5.996 × 10¹⁴ Hz |
| 光子1個のエネルギー | 3.973 × 10⁻¹⁹ J |
| 電子ボルトでのエネルギー | 2.48 eV |
よくある質問
波長から周波数は、どのように求めますか？
光の速さ299,792,458 m/s を、波長をメートルで表した値で割ります。500 nm は5.00 × 10⁻⁷ m なので、周波数は5.996 × 10¹⁴ Hz です。
光子のエネルギーは、なぜ電子ボルトで表されるのですか？
電子ボルトは、光子1個のエネルギーを表すのに便利な単位です。可視光は数電子ボルトになりますが、ジュールで表すと約10⁻¹⁹ になります。1電子ボルトは正確に1.602 176 634 × 10⁻¹⁹ J です。
電波の光子のエネルギーが小さいのはなぜですか？
光子のエネルギーは周波数に比例し、電波の周波数は可視光よりずっと低いためです。100 MHz の電波の光子は約4 × 10⁻⁷ eV で、413.6 neV です。
周波数には、どの接頭語を入力できますか？
千には k、百万には M、十億には G を使えます。例えば100 MHz です。このページが接頭語として読まないテラヘルツは、指数表記で書いてください。例えば400 THz は4.0e14 Hz です。
水やガラスの中では、光の速さは変わりますか？
はい。光は水やガラスなどの媒質中では遅くなるため、同じ周波数でも波長は短くなります。この計算ツールは真空中の光の速さを使い、媒質による補正は行いません。
出典
- OpenStax（英語）: Chemistry 2e, section 6.1 Electromagnetic Energy (c = λν, E = hν, E = hc/λ)
- NIST（英語）: CODATA 2022, speed of light in vacuum c = 299,792,458 m/s (exact)
- NIST（英語）: CODATA 2022, Planck constant h = 6.626 070 15 × 10⁻³⁴ J/Hz (exact)
- NIST（英語）: CODATA 2022, elementary charge e = 1.602 176 634 × 10⁻¹⁹ C (exact), which gives the electronvolt
数値と文章の最終確認日：2026年11月12日木曜日。