Cahaya tidak menyalurkan energinya secara terus-menerus — ia datang dalam paket-paket terpisah yang disebut foton, dan setiap foton dengan frekuensi tertentu membawa jumlah energi yang persis sama. Kalkulator ini menerapkan hubungan Planck–Einstein, E = hf = hc/λ, untuk mengubah panjang gelombang atau frekuensi apa pun menjadi energi foton, baik dalam joule maupun skala elektronvolt yang lebih sesuai.
Cara kerja Kalkulator Energi Foton
Kalkulator menerapkan relasi Planck–Einstein E = hf, dengan h adalah konstanta Planck. Karena kecepatan cahaya c menghubungkan panjang gelombang dan frekuensi dengan c = λf, energi yang sama dapat dituliskan E = hc/λ. Masukkan panjang gelombang pada tab Energi atau frekuensi pada tab Dari Frekuensi, dan kalkulator akan menyelesaikan bentuk apa pun yang berlaku, lalu menurunkan besaran lainnya sehingga keduanya selalu ditampilkan.
Semua penghitungan menggunakan konstanta yang direkomendasikan CODATA: Konstanta Planck h = 6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s (tepat, menurut definisi SI sejak 2019) dan kecepatan cahaya dalam ruang hampa c = 2,99792458 × 10⁸ m/s (juga tepat menurut definisi). Hasilnya diubah menjadi elektronvolt menggunakan 1 eV = 1,602176634 × 10⁻¹⁹ J.
Masukan dan artinya
Panjang gelombang (λ) dimasukkan dalam nanometer pada tab Energi — rentang cahaya tampak kira-kira 380–700 nm, jadi ini adalah skala alami untuk optik dan warna. Frekuensi (f) dimasukkan dalam terahertz (10¹² Hz) pada tab Dari Frekuensi, karena nilai hertz mentah untuk cahaya sulit digunakan (cahaya tampak berada pada kisaran 400–750 THz). Bidang apa pun yang Anda isi akan menjadi sumber kebenaran; kalkulator menjaga bidang tab lainnya tetap sinkron secara otomatis.
Energi keluaran dilaporkan dalam elektronvolt (satuan praktis untuk fisika dan kimia skala foton) bersama dengan nilai SI joule, karena beberapa rumus dan buku teks mengharapkan joule secara langsung.
Mengapa panjang gelombang yang lebih pendek membawa lebih banyak energi
Karena E = hc/λ, energi berbanding terbalik dengan panjang gelombang: mengurangi separuh panjang gelombang akan menggandakan energi foton. Inilah sebabnya mengapa sinar ultraviolet (panjang gelombang lebih pendek dari cahaya tampak) dapat memutus ikatan molekul dan menyebabkan kulit terbakar, sedangkan sinar inframerah (panjang gelombang lebih panjang) sebagian besar hanya menghantarkan panas. Hal ini juga yang menyebabkan sinar-X dan sinar gamma — yang panjang gelombangnya ribuan kali lebih pendek daripada cahaya tampak — membawa cukup energi per foton untuk mengionisasi atom dan merusak jaringan hidup, yang tidak dapat dilakukan oleh foton tampak atau radio, terlepas dari berapa banyak energi yang datang.
Batasan dan kasus tepi
Kalkulator ini mengasumsikan cahaya merambat dalam ruang hampa (atau udara, yang jaraknya cukup dekat untuk keperluan sehari-hari). Cahaya melambat di media yang lebih padat seperti air atau kaca, yang mengubah panjang gelombangnya tetapi tidak mengubah frekuensi atau energi fotonnya — jadi jika Anda mengerjakan panjang gelombang yang diukur di dalam suatu material, konversikan ke panjang gelombang vakum terlebih dahulu. Rumus ini juga berlaku untuk semua foton, bukan hanya cahaya tampak — tab Spektrum akan dengan senang hati mengklasifikasikan foton radio, gelombang mikro, inframerah, ultraviolet, sinar-X, dan sinar gamma menggunakan persamaan yang sama.