光子エネルギーとプランク定数

アインシュタインは光量子仮説の中で、光は粒であると考え、それを光子(光量子)と呼びました。

光子には粒子の性質と波動の性質があります(粒子と波動の二重性)。

粒子として考えた場合、光子のエネルギーは質量mが0なので特殊相対論で求めることができませんが、波として考えると、量子力学からエネルギーを求めることができます。

プランクの量子条件で、光子のエネルギーEは振動数νに比例し、その比例定数hは6.6×10−34となります。

$$ 光子エネルギーE[J]=プランク定数h[J・s]×振動数ν[Hz] $$

プランク定数h:h=6.6×10−34[J・s]

※[Hz]の単位は周期[s]の逆数で[/s]でもあります。

また、光子の速度は光速なので3×108[m/s]で、次の式で表されます。

$$ 光速c[m/s]=振動数ν[Hz]×波長λ[m] $$

光速c:3×108[m/s]

光子の速度は不変なので、波長が分かれば振動数が算出でき、そこからエネルギーを求めることができます。

$$ 光子エネルギーE=hν=h\frac{c}{λ} $$

λ:波長[m]

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