Calculadora de la energía de un fotón
Índice general
Ecuación de PlanckCómo calcular la energía de un fotónCalculadora de la energía de un fotónPreguntas frecuentesCon esta calculadora de energía fotónica, puedes explorar la relación entre la longitud de onda y la frecuencia del fotón y su energía. Lee el texto a continuación para aprender cómo calcular la energía de un fotón y comprender qué es la ecuación de Planck.
Ecuación de Planck
La luz nos parece que tiene un carácter ondulante. Se difracta, interfiere y se refracta. Sin embargo, a nivel microscópico, es transportada por un minúsculo cuanto de energía llamado fotón. La energía de un fotón depende únicamente de su longitud de onda o frecuencia. Como la luz viaja a la velocidad de la luz (¡sorpresa!), podemos utilizar la frecuencia o la longitud de onda para describirla. Puedes consultar la calculadora de longitud de onda para explorar la relación entre la longitud de onda y la frecuencia.
Volviendo a los fotones, ¿cuál es su energía? La energía de un fotón es un número minúsculo dado por la ecuación de Planck. La ecuación de Planck relaciona la frecuencia de un fotón con su energía mediante la constante de Planck , que tiene el siguiente valor:
La constante de Planck está en unidades de (energía)-(tiempo), y puedes pensar en ella como un factor de conversión de energías a frecuencias.
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Cómo calcular la energía de un fotón
La ecuación fotoenergética de Planck es:
donde:
- – energía de un fotón,
- – constante de Planck,
- – velocidad de la luz,
- – longitud de onda de un fotón, y
- – frecuencia de un fotón.
Esta ecuación nos da la energía de un cuanto de luz único e indivisible, y podemos pensar en la luz como un conjunto de partículas. Lo contrario también es cierto. Podemos pensar en las partículas ordinarias, como los electrones, como ondas. Consulta la calculadora de la longitud de onda de De Broglie 🇺🇸 para saber más sobre este concepto.
Calculadora de la energía de un fotón
La energía de un solo fotón es un número pequeño porque la constante de Planck es ridículamente pequeña. La energía de un solo fotón de luz verde de una longitud de onda de 520 nm tiene una energía de 2.38 eV. Puedes utilizar la calculadora de energía fotónica para profundizar en la relación entre la energía del fotón y su frecuencia o longitud de onda.
¿Cómo calculo la energía de un fotón?
Para calcular la energía de un fotón, sigue estos sencillos pasos:
-
Si conoces la longitud de onda, calcula la frecuencia con la siguiente fórmula:
f = c / λdonde
ces la velocidad de la luz,fla frecuencia yλla longitud de onda. -
Si conoces la frecuencia, o si acabas de calcularla, puedes hallar la energía del fotón con la fórmula de Planck:
E = h × fdonde
hes la constante de Planck:h = 6.62607015E-34 m² - kg/s -
¡Recuerda ser coherente con las unidades!
¿Cuáles fotones son los más energéticos?
Los fotones con longitudes de onda más cortas son más energéticos. Una longitud de onda más corta corresponde a una frecuencia más alta y, gracias a la fórmula de Planck E = h × f, sabemos que la frecuencia es directamente proporcional a la energía.
La región del espectro que contiene los fotones más energéticos es la asociada a las radiaciones ionizantes. Desde la luz ultravioleta extrema hasta los rayos X, llegamos a los rayos gamma, la radiación más energética conocida por los científicos.
¿Cuál es la energía de un fotón de longitud de onda 450 nm?
La energía de este fotón es de 2.75 eV. Para hallar este resultado
-
Halla la frecuencia. Para ello, divide la rapidez de la luz por la longitud de onda:
f = 3E9 m/s/4.50E-7 m = 666.2E12 Hz = 666.2 THz -
Multiplica la frecuencia por la constante de Planck:
E = h × f = 666.2E12 Hz × 6.626E-34 m²-kg/s = 4.41E-19 J -
Divide este resultado por la carga del electrón,
e, para hallar la energía en electronvoltios:E [ev] = E [J]/e = 2.75 eV
¡Ya está!
¿Cuáles son las energías de los fotones en el espectro electromagnético?
Las energías de los fotones en el espectro electromagnético varían mucho:
-
Las ondas de radio de frecuencias extremadamente bajas tienen energías del orden del femtoelectronvoltio. Su longitud de onda puede alcanzar ¡millones de metros!
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Las ondas de radio "normales" (las de las emisoras de FM) tienen energías de cientos de nano electronvoltios.
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La luz visible tiene energías de
~1.5 eVa3.3 eV. -
Los rayos X son al menos mil veces más energéticos que la luz visible, situándose en el rango de los keV.
-
Los rayos gamma, la radiación EM más energética, tienen energías superiores al megaelectronvoltio: ¡el daño es seguro si chocan con cualquier material!