Elektromagnetische gaat over het samenspel tussen de fotonen die lichtgolven vormen en elektronen, de deeltjes waarmee deze lichtgolven interageren. Lichtgolven hebben namelijk bepaalde universele eigenschappen, waaronder een constante snelheid, en zenden ook energie uit, zij het vaak op zeer kleine schaal.
De fundamentele eenheid van energie in de natuurkunde is de Joule of Newtonmeter. De lichtsnelheid in een vacuüm is 3 × 108 m/sec, en deze snelheid is een product van de frequentie van een lichtgolf in Hertz (het aantal lichtgolven of cycli per seconde) en de lengte van de individuele golven in meters. Deze relatie wordt normaal uitgedrukt als:
c=\nu \times \lambda
Waarbij ν, de Griekse letter nu, de frequentie is en λ, de Griekse letter lambda, de golflengte.
Ondertussen, in 1900, stelde de natuurkundige Max Planck voor dat de energie van een lichtgolf direct op zijn frequentie staat:
E=h\times \nu
Hier staat h, passend, bekend als de constante van Planck en heeft een waarde van 6,626 × 10-34 Joule-sec.
Alles bij elkaar genomen, maakt deze informatie het mogelijk om de frequentie in Hertz te berekenen wanneer energie in Joules wordt gegeven en omgekeerd.
Stap 1: Los de frequentie op in termen van energie
Omdat:
c=\nu \times \lambda\text{, }\nu=\frac{c}{\lambda}
we krijgen
E=h\times \frac{c}{\lambda}
Stap 2: Bepaal de frequentie
Als u ν expliciet krijgt, gaat u verder met stap 3. Als u de krijgt, deelt u c door deze waarde om ν te bepalen.
Bijvoorbeeld, als λ = 1 × 10-6 m (dicht bij het zichtbare lichtspectrum):
\nu =\frac{3\times 10^8}{1\times 10^{-6}}=3\times 10^{14}\text{ Hz}
Stap 3: Oplossen voor energie
Vermenigvuldig de constante van ν van Planck, h, met ν om de waarde van E te krijgen.
In dit voorbeeld:
E=6.626\times 10^{-34} \times 3\times 10^{14}=1.988\times 10^{-19}\text{ J}