Photonenenergie Rechner
Gib eine Wellenlänge ein, um die Energie eines einzelnen Photons in Elektronenvolt und Joule zu erhalten — und sieh, warum kürzere Wellenlängen mehr Wucht haben.
Elektronenvolt und Joule auf einmal
Gib die Wellenlänge ein und der Rechner liefert die Photonenenergie in Elektronenvolt (eV) und Joule (J) zusammen.
Meter verwenden
Die Wellenlänge muss in Metern angegeben werden — 500 nm sind 0,0000005 m. Teile Nanometer durch eine Milliarde, um Meter zu erhalten, bevor du startest.
Was der Photonenenergie-Rechner macht
Die Energie eines einzelnen Lichtteilchens
Dieser Photonenenergie-Rechner macht aus einer Wellenlänge die Energie, die ein einzelnes Lichtteilchen trägt. Licht besteht aus diskreten Paketen, den Photonen, und jedes Photon trägt eine Energie, die allein durch seine Wellenlänge bestimmt ist: je kürzer die Wellenlänge, desto mehr Energie. Das Werkzeug nimmt die Wellenlänge in Metern und liefert die Energie in Elektronenvolt (die praktische Einheit für atomare Größenordnungen) sowie den Wert in Joule (die SI-Einheit). Das ist die Zahl hinter der Farbe des Lichts, der Schwelle des photoelektrischen Effekts und dem Grund, warum ultraviolettes Licht die Haut schädigt, während infrarotes Licht sie nur wärmt.
Gib eine Wellenlänge in Metern ein, um sofort die Photonenenergie in Elektronenvolt und Joule zu erhalten.
Die Photonenenergie ist das Planck-Wirkungsquantum mal die Lichtgeschwindigkeit, geteilt durch die Wellenlänge.
E = h·c / λDas Planck-Wirkungsquantum h ist 6,62607015×10⁻³⁴ J·s und die Lichtgeschwindigkeit c ist 299792458 m/s — beide exakte SI-Werte. Weil die Wellenlänge λ im Nenner steht, steigt die Energie, wenn die Wellenlänge sinkt. Teile das Joule-Ergebnis durch 1,602176634×10⁻¹⁹, um es in Elektronenvolt auszudrücken.
Angenommen, du strahlst grünes Licht mit 500 nm, also eine Wellenlänge von 0,0000005 m.
h mit c multiplizieren
6,62607015×10⁻³⁴ × 299792458 = 1,986×10⁻²⁵ J·m — der Zähler h·c.
Durch die Wellenlänge teilen
1,986×10⁻²⁵ ÷ 0,0000005 = 3,97×10⁻¹⁹ J — die Energie in Joule.
In Elektronenvolt umrechnen
3,97×10⁻¹⁹ ÷ 1,602176634×10⁻¹⁹ = 2,48 eV — die Photonenenergie.
Die zwei Ergebnisse sind dieselbe Energie in zwei Einheiten. Der Elektronenvolt-Wert (2,48 eV bei grünem Licht) ist der praktische für Atome und Materialien: Er sagt dir, ob ein Photon ein Elektron freisetzen, ein Molekül anregen oder eine chemische Bindung brechen kann, wofür typischerweise einige eV nötig sind. Der Joule-Wert (3,97×10⁻¹⁹ J) ist die SI-Größe, die du in eine größere Energiebilanz einsetzen würdest. Die entscheidende Erkenntnis: Die Energie hängt umgekehrt von der Wellenlänge ab — halbiere die Wellenlänge und du verdoppelst die Energie. Deshalb trägt ein violettes Photon mit 400 nm (etwa 3,1 eV) mehr Energie als ein rotes mit 700 nm (etwa 1,8 eV), deshalb ist ultraviolettes Licht energiereich genug für einen Sonnenbrand, und deshalb sind Röntgen- und Gammastrahlen — mit tausendfach kürzeren Wellenlängen — so durchdringend und ionisierend.
Die Formel ist exakt, doch ein paar praktische Punkte solltest du im Blick behalten.
Ein Photon, in Metern, im Vakuum
Das liefert die Energie eines einzelnen Photons, nicht eines Strahls — multipliziere mit der Anzahl der Photonen für die Gesamtenergie. Gib die Wellenlänge in Metern ein (rechne Nanometer um, indem du durch eine Milliarde teilst), und beachte: Die Lichtgeschwindigkeit hier ist der Vakuumwert; in Glas oder Wasser verkürzt sich die Wellenlänge, nutze daher für die innere Energie des Photons die Wellenlänge im Vakuum.