Foton adalah paket kecil energi, yang menunjukkan perilaku seperti gelombang dan partikel yang menarik. Foton keduanya gelombang elektromagnetik, seperti cahaya tampak, atau sinar-x, tetapi juga terkuantisasi dalam energi seperti partikel. Oleh karena itu, energi foton merupakan kelipatan dari konstanta fundamental, yang disebut konstanta Planck,h = 6.62607015 × 10-34 J s.
Hitung Energi Foton
Kita dapat menghitung energi foton dengan dua cara. Jika Anda sudah mengetahui frekuensinya,f, dari foton dalam Hz, maka gunakan:
E=hf
Persamaan ini pertama kali dikemukakan oleh Max Planck, yang berteori bahwa energi foton terkuantisasi. Oleh karena itu, terkadang persamaan energi ini disebut sebagai persamaan Planck.
Bentuk lain dari persamaan Planck menggunakan hubungan sederhana yang
c=\lambda f
dimanaλadalah panjang gelombang foton, dancadalah kecepatan cahaya, yang merupakan konstanta dan adalah 2,998 × 108 MS. Jika Anda mengetahui frekuensi foton, Anda dapat dengan mudah menghitung panjang gelombang dengan rumus berikut:
\lambda = \frac{c}{f}
Sekarang kita dapat menghitung energi foton dengan salah satu versi persamaan Planck:
E=hf\text{ atau }E=\frac{hc}{\lambda}
Seringkali kita menggunakan satuan eV, atau elektron volt, sebagai satuan energi foton, bukan joule. Kamu bisa memakaih = 4.1357 × 10-15 eV s, yang menghasilkan skala energi yang lebih masuk akal untuk foton.
Foton Mana yang Lebih Energik?
Rumus membuatnya sangat mudah untuk melihat bagaimana energi bergantung pada frekuensi dan panjang gelombang foton. Mari kita lihat masing-masing rumus yang ditunjukkan di atas, dan lihat apa implikasinya tentang fisika foton.
Pertama, karena panjang gelombang dan frekuensi selalu dikalikan dengan konstanta, jika foton A memiliki a frekuensi yang dua kali lipat dari foton B, panjang gelombang foton A harus 1/2 dari panjang gelombang foton B
Kedua, Anda dapat belajar banyak tentang bagaimana frekuensi foton dapat memberikan gambaran relatif tentang energinya. Misalnya, karena foton A memiliki frekuensi yang lebih tinggi daripada foton B, kita tahu bahwa energinya dua kali lipat. Secara umum, kita dapat melihat bahwa skala energi langsung dengan frekuensi. Demikian pula, karena energi foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya, jika foton A memiliki panjang gelombang yang lebih pendek daripada foton B, sekali lagi, foton itu lebih energik.
Kalkulator Energi Foton Sederhana
Mungkin berguna untuk memperkirakan energi foton dengan cepat. Karena hubungan antara panjang gelombang foton dan frekuensi sangat sederhana, dan kecepatan cahaya kira-kira 3 × 108 m/s, maka jika Anda mengetahui urutan besarnya frekuensi atau panjang gelombang foton, Anda dapat dengan mudah menghitung besaran lainnya.
Panjang gelombang cahaya tampak sekitar 10 −8 meter, jadi
f=3\times{\frac{10^8}{10^{-7}}=3\times 10^{15}\text{ Hz}
Anda bahkan dapat melupakan 3 jika Anda hanya mencoba untuk mendapatkan urutan cepat perkiraan besarnya. Selanjutnya, jikahadalah sekitar 4 × 10 −15 eV, maka perkiraan cepat untuk energi foton cahaya tampak adalah
E=4\times 10^{-15}\times 3\times 10^{15}=12\text{ eV}
Itu angka yang bagus untuk diingat jika Anda ingin mengetahui dengan cepat apakah foton berada di atas atau di bawah kisaran yang terlihat, tetapi seluruh prosedur ini adalah cara yang baik untuk membuat perkiraan cepat foton energi. Prosedur yang cepat dan mudah bahkan dapat dianggap sebagai kalkulator energi foton sederhana!