Calculadora de energia fotônica

Calcule a energia de um único fóton a partir do seu comprimento de onda ou frequência. Introduza qualquer um dos valores para ver a energia fotónica correspondente em eletrão-volts (eV) e joules (J), juntamente com a frequência ou comprimento de onda no vácuo equivalentes. Use esta ferramenta ao rever cristais óticos, cristais laser, janelas e materiais para um determinado comprimento de onda.

Entradas

Resultados

Frequência —

Comprimento de onda —

Energia (eV) —

Energia (joules) —

Região do espectro EM —

Fórmula

E = h × f = (h × c) / λ

A energia fotónica depende do comprimento de onda ou da frequência. Este cálculo não determina se um material transmite esse comprimento de onda nem se pode resistir a uma potência laser particular.

Como usar a calculadora de energia fotônica

Selecione comprimento de onda ou frequência como entrada.
Introduza o valor e verifique a unidade. Comprimentos de onda óticos são habitualmente dados em nm ou µm; a frequência expressa-se em Hz ou um múltiplo como THz.
Reveja a energia fotónica em eV e J, mais o comprimento de onda ou frequência correspondente.
Ao usar um comprimento de onda na fórmula de energia, use o comprimento de onda no vácuo. Um comprimento de onda medido dentro de um cristal é mais curto devido ao índice de refração do material, enquanto a frequência da luz e a energia fotónica permanecem iguais.

Fórmula da energia fotónica

E = hf = hc / λ₀

Onde E é a energia de um fóton, f a frequência, λ₀ o comprimento de onda no vácuo, h a constante de Planck e c a velocidade da luz no vácuo.

Para um comprimento de onda introduzido em nanómetros, uma aproximação conveniente é:

E (eV) ≈ 1239.84 / λ₀ (nm)

Um comprimento de onda no vácuo mais curto corresponde a uma energia fotónica maior. A calculadora usa as constantes físicas definidas para a conversão completa; o atalho acima está arredondado para estimativas rápidas. O NIST fornece as constantes fundamentais usadas nestas relações.

Exemplo: luz a 1064 nm

Para um comprimento de onda no vácuo de 1064 nm:

E ≈ 1239.84 / 1064 ≈ 1.165 eV por fóton

Este valor descreve a energia de um fóton. Não é a energia de saída de um feixe laser inteiro, que também depende de quantos fotões são emitidos.

Energia fotónica em comprimentos de onda óticos comuns

Os valores abaixo são energias aproximadas por fóton, calculadas a partir do comprimento de onda no vácuo. Os comprimentos de onda são exemplos de comparação; não são classificações de transmissão ou de compatibilidade laser para qualquer material particular.

Região aproximada	Comprimento de onda no vácuo	Energia fotónica
Ultravioleta	355 nm	3.493 eV
Visível	532 nm	2.331 eV
Visível	633 nm	1.959 eV
Infravermelho próximo	808 nm	1.534 eV
Infravermelho próximo	1064 nm	1.165 eV
Infravermelho próximo	1550 nm	0.800 eV
Infravermelho médio	10,600 nm (10.6 µm)	0.117 eV

Os limites entre regiões espectrais nomeadas variam conforme a convenção. As energias fotónicas estão arredondadas.

Usar a energia fotónica na seleção de materiais óticos

A energia fotónica ajuda a traduzir um requisito de comprimento de onda num valor usado em espectroscopia, transições eletrónicas e investigação ótica. É apenas uma parte da seleção de um material ótico.

Para uma janela ou substrato, verifique o intervalo de transmissão do material, a espessura, a qualidade da superfície, o revestimento e as condições de operação no comprimento de onda pretendido. Para um cristal laser ou de ótica não linear, reveja também as propriedades relevantes para o processo pretendido, como comprimento de onda de emissão ou conversão, orientação do cristal e especificações aplicáveis de dano ou potência.

A Stanford Advanced Materials oferece produtos incluindo cristais laser Nd:YAG, cristais de ótica não linear BBO e janelas de fluoreto de cálcio. Consulte as especificações individuais do produto em vez de julgar a adequação apenas pela energia fotónica.

Perguntas frequentes

Um comprimento de onda mais curto significa sempre uma energia fotónica maior?

Sim, ao comparar comprimentos de onda no vácuo. A energia fotónica é inversamente proporcional ao comprimento de onda no vácuo: E = hc/λ₀.

Qual é a diferença entre eV e J?

São duas unidades de energia. O eletrão-volt é conveniente para fotões individuais; o joule é a unidade SI. 1 eV = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ J.

A energia fotónica é o mesmo que a potência laser?

Não. A energia fotónica é a energia de um fóton. A potência laser descreve a energia entregue por unidade de tempo e depende do fluxo de fotões bem como da energia fotónica.

Devo introduzir o comprimento de onda no ar ou dentro de um cristal?

Use o comprimento de onda no vácuo para a relação comprimento de onda–energia da calculadora. O comprimento de onda dentro de um cristal depende do seu índice de refração; a frequência da luz e a energia fotónica não mudam simplesmente porque entram nesse material.

Esta calculadora pode indicar se uma janela ótica transmite a luz?

Não. Calcula a energia fotónica a partir do comprimento de onda ou da frequência. A adequação de uma janela requer dados de transmissão e outros dados de produto no comprimento de onda pretendido.

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