使用方法
- 在“已知的量”中选择“波长”或“频率”，然后在随即出现的输入框中填写它。
- 波长请带前缀输入，例如500 nm；频率请以赫兹输入，例如6.0e14 Hz。
- 读取“频率”和“波长”，再读取“一个光子的能量（焦耳）”和“一个光子的能量（电子伏特）”。
- 打开“计算过程”，查看代入数值后的 c = λν 和 E = hν。
基本公式
光和其他电磁波都有波长 λ 和频率 ν，它们的速度 c 等于两者的乘积：c = λν。由于 c 是固定的，波长越长，频率越低。光子的能量为 E = hν，其中 h 为普朗克常数；同一能量也可以写成 E = hc/λ。
c = λ × ν = 299,792,458 m/s（精确值）
ν = c ÷ λ
E = h × ν，其中 h = 6.626 070 15 × 10⁻³⁴ J/Hz（精确值）
1 eV = 1.602 176 634 × 10⁻¹⁹ J（精确值）- 这三个常数在国际单位制中都是精确值，因此结果的不确定性只来自您输入的数字。
- 能量与频率成正比，因此频率为两倍的光子，能量也为两倍。
本计算器未包括的内容
- 介质中的光。光在水或玻璃中速度变慢，因此在相同频率下，它的波长更短。本计算器使用真空中的速度，不对此作修正。
- 声音。声波的速度由介质决定，而不是由 c 决定。计算声音的情况，请使用多普勒效应计算器。
计算示例：500 nm 的光
500 nm 等于 5.00 × 10⁻⁷ m。频率为 f = c ÷ λ = 2.998 × 10⁸ m/s ÷ 5.00 × 10⁻⁷ m = 5.996 × 10¹⁴ Hz。一个光子的能量为 E = h × f = 6.626 × 10⁻³⁴ J·s × 5.996 × 10¹⁴ Hz = 3.973 × 10⁻¹⁹ J，即2.48 eV。
| 项目 | 数值 |
|---|---|
| 频率 | 5.996 × 10¹⁴ Hz |
| 一个光子的能量（焦耳） | 3.973 × 10⁻¹⁹ J |
| 一个光子的能量（电子伏特） | 2.48 eV |
常见问题
怎样把波长换算为频率？
用光速299,792,458 m/s 除以以米为单位的波长。对于500 nm，即 5.00 × 10⁻⁷ m，频率为 5.996 × 10¹⁴ Hz。
为什么光子能量用电子伏特表示？
电子伏特是描述单个光子能量的方便单位。可见光的光子能量只有几个电子伏特，若用焦耳表示，则约为10⁻¹⁹。1电子伏特恰好等于1.602 176 634 × 10⁻¹⁹ J。
为什么无线电光子携带的能量这么少？
光子的能量与其频率成正比，而无线电波的频率远低于可见光。100 MHz 的无线电波，其光子能量约为 4 × 10⁻⁷ eV，即413.6 neV。
频率可以用哪些前缀输入？
k 表示千，M 表示百万，G 表示十亿，例如100 MHz。太赫兹（THz）工具不作为前缀识别，请用 e 的形式写数字，因此400 THz 应写成4.0e14 Hz。
光在水或玻璃中的速度会改变吗？
会。光在水或玻璃等介质中速度变慢，因此在相同频率下它的波长更短。本计算器使用真空中的光速，不对介质作修正。
资料来源
- OpenStax Chemistry 2e，第6.1节 Electromagnetic Energy（c = λν、E = hν、E = hc/λ）（英文）
- NIST CODATA 2022：真空中的光速 c = 299,792,458 m/s（精确值）（英文）
- NIST CODATA 2022：普朗克常数 h = 6.626 070 15 × 10⁻³⁴ J/Hz（精确值）（英文）
- NIST CODATA 2022：元电荷 e = 1.602 176 634 × 10⁻¹⁹ C（精确值），由此得出电子伏特（英文）
数据和文字最近核对于2026年11月12日星期四。