포톤의 에너지 (Energy of Photon)

하나의 포톤은 λ로 표시하는 파장으로 그 성질을 나타내거나 아니면 E로 표시되는 등가의 에너지로 그 성질을 나타낸다. 포톤의 에너지(E)와 빛의 파장(λ) 사이에는 다음의 반비례 관계식이 성립된다. 방정식에 의해 주어진다 :

여기서, h는 Planck 상수, c는 빛의 속도인데, 그 값은 아래와 같다.

h = 6.626 × 10 ^-34 joule·s

c = 2.998 × 10⁸ m/s

위 두 값을 곱하면, hc = 1.99 × 10^-25 joules-m

위의 반비례 관계식은 에너지가 높은 포톤들(청색 빛)로 구성된 빛의 파장이 짧다는 것을 의미한다. 낮은 에너지의 포톤들(적색 빛)로 구성된 빛은 파장이 길다.

포톤이나 전자와 같은 입자들을 다룰 때 보통 이용되는 에너지 단위는 Joule이 아닌 electron-volt(eV)이다. 1 eV는 하나의 전자를 1 V 올리는데 필요한 에너지인데, 1 eV = 1.602 x 10-19 J 이다.

따라서 위 상수의 곱 hc를 eV의 항으로 표시하면,

hc = (1.99 × 10^-25 joules-m) × (1ev/1.602 × 10^-19 joules) = 1.24 × 10^-6  eV-m

위 값에서 파장 λ를 µm 단위로 하면,

hc = (1.24 × 10^-6 eV-m) × (10⁶ µm/ m) = 1.24 eV-µm

포톤 에너지의 식을 eV와 µm로 표시하면 아래 식과 같이 흔히 사용되는 포톤의 에너지와 파장 사이의 관계를 얻게 된다.

1 × 106(hc/q)의 정확한 값은 1.2398 이나 대부분의 경우 반올림하여 1.24로 하여도 충분하다.

특정 파장에서 하나의 포톤의 에너지를 구하려면, 위 그림을 클릭하세요.