L'elettromagnetica si occupa dell'interazione tra i fotoni che costituiscono le onde luminose e gli elettroni, le particelle con cui queste onde luminose interagiscono. Nello specifico, le onde luminose hanno certe proprietà universali, inclusa una velocità costante, ed emettono anche energia, anche se spesso su scala molto piccola.

L'unità fondamentale di energia in fisica è il Joule, o Newton-meter. La velocità della luce in un vaccum è 3 × 10 ^{8 m /sec, e questa velocità è un prodotto della frequenza di qualsiasi onda luminosa in Hertz (il numero di onde luminose, o cicli, al secondo) e la lunghezza del suo onde individuali in metri. Questa relazione è normalmente espressa come:}

c = ν × λ

dove ν, la lettera greca nu, è frequenza e λ, la lettera greca lambda, rappresenta la lunghezza d'onda.

Nel frattempo, nel 1900, il fisico Max Planck propose che l'energia di un'onda di luce fosse direttamente alla sua frequenza:

E = h × ν

Qui, h, opportunamente, è noto come La costante di Planck e ha un valore di 6,626 × 10 ^{-34 Joule-sec.}

Presi insieme, questa informazione consente di calcolare la frequenza in Hertz quando viene data energia in Joule e viceversa.

Passo 1: risolvi la frequenza in termini di energia

Perché c = ν × λ, ν = c /λ.

Ma E = h × ν, quindi

E = h × (c /λ).

Passaggio 2: Determina la frequenza

Se ottieni ν in modo esplicito, passa al Passaggio 3. Se viene dato λ, dividi c con questo valore su determinare ν.

Ad esempio, se λ = 1 × 10 ^{-6 m (vicino allo spettro di luce visibile), ν = 3 × 10 8/1 × 10 - 6 m = 3 x 10 14 Hz.}

Step 3: Risolvi per l'energia

Moltiplica ν costante di Planck, h, per ν per ottenere il valore di E.

In questo esempio, E = 6,626 × 10 ^{-34 Joule-sec × (3 × 10 14 Hz) = 1.988 x 10 -19 J.}

Suggerimento

L'energia su piccole bilance è spesso espresso come elettrone-Volt, o eV, dove 1 J = 6,242 × 10 ^{18 eV. Per questo problema, quindi, E = (1.988 × 10 -19) (6.242 × 10 18) = 1.241 eV.}