Energi foton

Energi foton adalah energi yang dibawa oleh satu foton. Jumlah energi berbanding lurus dengan elektromagnetik foton dan dengan demikian, secara ekuivalen, berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Semakin tinggi frekuensi foton, semakin tinggi energinya. Setara, semakin panjang gelombang foton, semakin rendah energinya.

Energi foton dapat diwakili oleh unit energi. Unit yang biasa digunakan untuk menunjukkan energi foton adalah electronvolt (eV) dan joule (serta kelipatannya, seperti microjoule). Karena satu joule sama dengan 6.24 × 10 ¹⁸ eV, unit yang lebih besar mungkin lebih berguna dalam menunjukkan energi foton dengan frekuensi yang lebih tinggi dan energi yang lebih tinggi, seperti sinar gama, sebagai lawan dari foton energi yang lebih rendah, seperti yang ada di wilayah frekuensi radio dari spektrum elektromagnetik.

Rumus

Persamaan untuk energi foton adalah

$E={\frac {hc}{\lambda }}$

Di mana E adalah energi foton, h adalah konstanta Planck, c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan λ adalah panjang gelombang foton . Karena h dan c keduanya konstan, energi foton E berubah dalam hubungan terbalik dengan panjang gelombang λ.

Untuk menemukan energi foton dalam elektronvolts, menggunakan panjang gelombang dalam mikrometer, persamaannya adalah sekitar

$E(eV)={\frac {1.2398}{\mathrm {\lambda } ({\mu }m)}}$

Oleh karena itu, energi foton pada panjang gelombang 1 μm, panjang gelombang radiasi dekat inframerah, adalah sekitar 1,2398 eV.

Since ${\frac {c}{\lambda }}=f$, di mana f adalah frekuensi, persamaan energi foton dapat disederhanakan

$E=hf$

Persamaan ini dikenal sebagai hubungan Planck-Einstein. Mengganti h dengan nilainya dalam J⋅s dan f dengan nilainya dalam hertz memberikan energi foton dalam joule. Karenanya, energi foton pada frekuensi 1 Hz adalah 6.62606957 × 10⁻³⁴ joules atau 4.135667516 × 10⁻¹⁵ eV.

Dalam kimia dan rekayasa optik,

$E=h{\nu }$

digunakan di mana h adalah konstanta Planck dan huruf Yunani ν (nu) adalah frekuensi foton.

Contoh

Sebuah FM radio yang mentransmisikan stasiun pada 100 MHz memancarkan foton dengan energi sekitar 4,1357 × 10 ⁻⁷ eV. Jumlah energi yang sangat kecil ini sekitar 8 × 10 ⁻¹³ dikali massa elektron (melalui kesetaraan massa-energi).

Sinar gama energi sangat tinggi, memiliki energi foton 100 GeV hingga 100 TeV (10 ¹¹ hingga 10 ¹⁴ electronvolts) atau 16 nanojoules hingga 16 microjoule . Ini sesuai dengan frekuensi 2,42 × 10 ²⁵ hingga 2,42 × 10 ²⁸ Hz.

Selama fotosintesis, molekul klorofil spesifik menyerap foton lampu merah pada panjang gelombang 700 nm dalam fotosistem I, yang bersesuaian dengan energi masing-masing foton ≈ 2 eV ≈ 3 x 10 ⁻¹⁹ J ≈ 75 k _B T, di mana k _B T menunjukkan energi termal. Minimal diperlukan 48 foton untuk sintesis satu molekul glukosa tunggal dari CO ₂ dan air (perbedaan potensial kimia 5 x 10 ⁻¹⁸ J) dengan efisiensi konversi energi maksimal 35%.

Lihat pula

• Foton
• Radiasi elektromagnetik
• Spektrum elektromagnetik
• Konstanta Planck and Unit Planck
• Relasi Planck–Einstein