Как пользоваться
- Выберите известную величину в поле Известная величина, затем введите её в появившемся поле: Длина волны или Частота.
- Введите длину волны с приставкой, например 500 nm, или частоту в герцах, например 6,0e14 Hz.
- Прочитайте Частота и Длина волны, затем обе строки энергии: Энергия одного фотона, в джоулях и Энергия одного фотона, в электронвольтах.
- Откройте Как это вычислено, чтобы увидеть c = λν и E = hν с числами.
Формулы
Свет и другие электромагнитные волны имеют длину волны λ и частоту ν, а их скорость c равна произведению этих величин: c = λν. Поскольку c постоянна, большей длине волны соответствует меньшая частота. Энергия фотона равна E = hν, где h — постоянная Планка; ту же энергию можно записать как E = hc/λ.
c = λ × ν = 299 792 458 m/s (точно)
ν = c ÷ λ
E = h × ν, где h = 6,626 070 15 × 10⁻³⁴ J/Hz (точно)
1 eV = 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ J (точно)
- Три константы точны в системе СИ, поэтому единственная неопределённость результата — в числах, которые вы вводите.
- Энергия пропорциональна частоте, поэтому у фотона вдвое большей частоты энергия вдвое больше.
Чего калькулятор не учитывает
- Свет в среде. В воде или стекле свет замедляется, и при той же частоте его длина волны там короче. Калькулятор использует скорость в вакууме и не вводит поправку на среду.
- Звук. Его волны распространяются со скоростью, которую задаёт среда, а не c. Для звука используйте калькулятор эффекта Доплера.
Пример: свет 500 nm
Длина волны 500 nm равна 5,00 × 10⁻⁷ m. Частота равна f = c ÷ λ = 2,998 × 10⁸ m/s ÷ 5,00 × 10⁻⁷ m = 5,996 × 10¹⁴ Hz. Тогда у одного фотона E = h × f = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s × 5,996 × 10¹⁴ Hz = 3,973 × 10⁻¹⁹ J, что равно 2,48 eV.
| Величина | Значение |
|---|---|
| Частота | 5,996 × 10¹⁴ Hz |
| Энергия одного фотона | 3,973 × 10⁻¹⁹ J |
| Энергия в электронвольтах | 2,48 eV |
Частые вопросы
Как перевести длину волны в частоту?
Разделите скорость света, 299 792 458 m/s, на длину волны в метрах. Для 500 nm, то есть 5,00 × 10⁻⁷ m, частота равна 5,996 × 10¹⁴ Hz.
Почему энергия фотона дана в электронвольтах?
Электронвольт — удобная единица энергии одного фотона. Видимый свет даёт несколько электронвольт, тогда как в джоулях это было бы около 10⁻¹⁹. Один электронвольт равен ровно 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ J.
Почему фотон радиоволны несёт так мало энергии?
Энергия фотона пропорциональна его частоте, а у радиоволн частота намного ниже, чем у видимого света. Радиоволна на 100 MHz имеет фотоны около 4 × 10⁻⁷ eV, то есть 413,6 neV.
Какие приставки можно вводить для частоты?
Используйте k для тысяч, M для миллионов и G для миллиардов, например 100 MHz. Терагерцы страница как приставку не читает, поэтому пишите число в экспоненциальной форме: 400 THz — это 4,0e14 Hz.
Меняется ли скорость света в воде или стекле?
Да, свет замедляется в среде, например в воде или стекле, поэтому при той же частоте его длина волны короче. Калькулятор использует скорость света в вакууме и не вводит поправку на среду.
Источники
- OpenStax Chemistry 2e, раздел 6.1 «Electromagnetic Energy» (на английском): c = λν, E = hν, E = hc/λ
- NIST, CODATA 2022 (на английском): скорость света в вакууме c = 299 792 458 m/s (точно)
- NIST, CODATA 2022 (на английском): постоянная Планка h = 6,626 070 15 × 10⁻³⁴ J/Hz (точно)
- NIST, CODATA 2022 (на английском): элементарный заряд e = 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ C (точно), из которого получается электронвольт
Цифры и текст в последний раз проверены четверг, 12 ноября 2026 г..