Elektromagnetyka zajmuje się wzajemnym oddziaływaniem fotonów tworzących fale świetlne i elektronów, czyli cząstek, z którymi te fale świetlne oddziałują. W szczególności fale świetlne mają pewne uniwersalne właściwości, w tym stałą prędkość, a także emitują energię, choć często na bardzo małą skalę.
Podstawową jednostką energii w fizyce jest dżul lub niutonometr. Prędkość światła w próżni wynosi 3 × 108 m/s, a prędkość ta jest iloczynem częstotliwości dowolnej fali świetlnej w hercach (liczby fal świetlnych lub cykli na sekundę) i długości poszczególnych fal w metrach. Ten związek jest zwykle wyrażany jako:
c=\nu \times \lambda
Gdzie ν, grecka litera nu, oznacza częstotliwość, a λ, grecka litera lambda, oznacza długość fali.
Tymczasem w 1900 roku fizyk Max Planck zaproponował, że energia fali świetlnej jest bezpośrednio związana z jej częstotliwością:
E=h\times \nu
Tutaj h, odpowiednio, jest znane jako stała Plancka i ma wartość 6,626 × 10-34 Dżul-sek.
Zebrane razem, informacje te pozwalają na obliczenie częstotliwości w hercach przy podanej energii w dżulach i na odwrót.
Krok 1: Znajdź częstotliwość w kategoriach energii
Dlatego:
c=\nu \times \lambda\text{, }\nu=\frac{c}{\lambda}
dostajemy
E=h\times \frac{c}{\lambda}
Krok 2: Określ częstotliwość
Jeśli otrzymasz ν wyraźnie, przejdź do kroku 3. Jeśli podano λ, podziel c przez tę wartość, aby określić ν.
Na przykład, jeśli λ = 1 × 10-6 m (blisko widma światła widzialnego):
\nu =\frac{3\times 10^8}{1\times 10^{-6}}=3\times 10^{14}\text{ Hz}
Krok 3: Znajdź energię for
Pomnóż ν stałą Plancka, h, przez ν, aby otrzymać wartość E.
W tym przykładzie:
E=6.626\times 10^{-34} \times 3\times 10^{14}=1,988\times 10^{-19}\text{ J}