Elektromagnetik handlar om samspelet mellan fotonerna som utgör ljusvågor och elektroner, de partiklar som dessa ljusvågor interagerar med. Specifikt har ljusvågor vissa universella egenskaper, inklusive konstant hastighet, och avger också energi, om än ofta i mycket liten skala.
Den grundläggande energienheten i fysiken är Joule eller Newton-mätaren. Ljusets hastighet i ett vaccum är 3 × 108 m / sek, och denna hastighet är en produkt av varje ljusvågs frekvens i Hertz (antalet ljusvågor eller cykler, per sekund) och längden på dess enskilda vågor i meter. Detta förhållande uttrycks normalt som:
c = \ nu \ gånger \ lambda
Där ν, den grekiska bokstaven nu, är frekvens och λ, den grekiska bokstaven lambda, representerar våglängd.
Under 1900 föreslog fysikern Max Planck att energin i en ljusvåg är direkt till dess frekvens:
E = h \ gånger \ nu
Här är h, passande, känd som Plancks konstant och har ett värde på 6,626 × 10-34 Joule-sek.
Sammantaget möjliggör denna information beräkning av frekvensen i Hertz när den ges energi i Joule och omvänt.
Steg 1: Lös för frekvens i termer av energi
Därför att:
c = \ nu \ times \ lambda \ text {,} \ nu = \ frac {c} {\ lambda}
vi får
E = h \ times \ frac {c} {\ lambda}
Steg 2: Bestäm frekvensen
Om du får ν uttryckligen, gå vidare till steg 3. Om du får λ, dividera c med detta värde för att bestämma v.
Till exempel om λ = 1 × 10-6 m (nära det synliga ljusspektrumet):
\ nu = \ frac {3 \ gånger 10 ^ 8} {1 \ gånger 10 ^ {- 6}} = 3 \ gånger 10 ^ {14} \ text {Hz}
Steg 3: Lös för energi
Multiplicera ν Plancks konstant, h, med ν för att få värdet av E.
I det här exemplet:
E = 6,626 \ gånger 10 ^ {- 34} \ gånger 3 \ gånger 10 ^ {14} = 1,988 \ gånger 10 ^ {- 19} \ text {J}