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2012年1月16日 (月)

光のエネルギーの計算式

電磁波のエネルギー E  [ J ] は次の式で計算することができます。

= ν = hc /λ [ J ]

 : プランク定数 6.62607 ×10-34 [ Js ]
ν  : 振動数
 : 真空中の光速 2.99792458×108 [ m/s ]
λ   : 真空中の電磁波の波長 [m]

電磁波のエネルギーはよく電子ボルト(エレクトロンボルト) [ eV ] で扱われます。

1 [ eV ]というのは、1 [ V ]で加速された電子1つのエネルギーです。

1 [ eV ] = 1.60218×10-19 [ J ]

ですから、

  =  4.13566×10-15 [ eVs ]

よって、

= (4.13566×10-15)×(2.99792458×108)/λ [ eV ]

= 1.23984 × 10-6 /λ [ eV ] 

光の波長は通常は nm で扱われます。

1 [ nm ] = 10-9 [ m ]

ですから、

= 1.23984 × 103 /λ [ eV ]

となります。

結果として、

E = 1240 /λ [ eV ] 

で光のエネルギーを求めることができます。

可視光線のエネルギーは次の表のようになります。

Vislight

波長 λ[ nm ]エネルギーE [ eV ]
 200  6.20
 250  4.96
 300  4.13
 350  3.54
 400  3.10
 450  2.76
 500  2.48
 550  2.25
 600  2.07
 650  1.91
 700  1.77

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光のおはなし」カテゴリの記事

コメント

光のエネルギーは振動数のみで決まるものなのでしょうか?同じ振動数でもエネルギーの強いもの弱いものの差異があるのではないかと思いますが、光子一個分のエネルギーがhνということですか?ご教授下さい。

投稿: Pipoola | 2013年7月 3日 (水) 11時55分


Pipoola 様

コメントありがとうございます。

光のエネルギーを考えるときは、光の粒子としての振る舞いを考える必要があります。

光子のエネルギーは振動数によって決まります。プランクの法則の発見あたりから、光電効果の発見、アインシュタインの光量子仮説あたりまでを調べるとわかります。

下記の本では第6章の始めの方に解説してあります。
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/11/post-4837.html

このサイトの記事では

光電効果 光の正体は何か
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/01/post-cf4f.html

あたりが参考になるかと思います。

投稿: 光と色と | 2013年7月17日 (水) 00時17分

光エネルギーは振動数に比例する。の分光分布では放射強度(大気圏外)が470nmで最大になっており、振動数に比例していません。太陽放射は光エネルギーではないのでしょうか。太陽放射と光エネルギーの関係を教えてください。
また、放射強度の単位がW/㎡/nm ですがnmの意味が分かりません。教えてください。
以上、よろしくお願いします。

投稿: ハイバラ | 2014年6月17日 (火) 01時10分

返事がたいへん遅くなり申し訳ありません。

太陽光のスペクトルを次の記事に掲載してあります。

http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2012/08/post-efe1.html

このスペクトルは太陽がどの波長の光をどれぐらい出しているかを示していますので、太陽光がたくさん出している波長の光のエネルギーが大きくなります。

投稿: 光と色と | 2014年8月 3日 (日) 11時57分

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