Calculateur de fréquence, longueur d'onde et énergie des photons

Qu'est-ce que la fréquence, la longueur d'onde et l'énergie des photons ?

La fréquence, la longueur d'onde et l'énergie des photons sont des concepts fondamentaux en physique quantique et en théorie électromagnétique. La fréquence (f) est le nombre de cycles d'onde qui passent par un point fixe par unité de temps. La longueur d'onde (λ) est la distance entre deux crêtes ou creux consécutifs d'une onde. L'énergie des photons (E) est la quantité d'énergie portée par un seul photon, qui est la particule élémentaire de la lumière et de toutes les autres formes de rayonnement électromagnétique.

Formules

Les relations entre la fréquence, la longueur d'onde et l'énergie des photons sont exprimées par les équations suivantes :

\[ c = f \lambda \]

\[ E = hf = \frac{hc}{\lambda} \]

Où :

• c est la vitesse de la lumière dans le vide (environ 3 × 10⁸ m/s)
• f est la fréquence (mesurée en Hz)
• λ (lambda) est la longueur d'onde (mesurée en mètres)
• E est l'énergie des photons (mesurée en joules, J)
• h est la constante de Planck (environ 6,626 × 10⁻³⁴ J·s)

Étapes de calcul

Calculons l'énergie d'un photon d'une onde lumineuse avec une fréquence de 5 × 10¹⁴ Hz :

1. Identifier les valeurs connues :
   • f = 5 × 10¹⁴ Hz
   • h ≈ 6,626 × 10⁻³⁴ J·s
2. Appliquer la formule de l'énergie des photons : \[ E = hf \]
3. Substituer les valeurs connues : \[ E = (6,626 \times 10^{-34} \text{ J·s})(5 \times 10^{14} \text{ Hz}) \]
4. Effectuer le calcul : \[ E = 3,313 \times 10^{-19} \text{ J} \]

Exemple et représentation visuelle

Visualisons la relation entre la fréquence, la longueur d'onde et l'énergie des photons :

Cette représentation visuelle montre :

• La nature ondulatoire de la lumière, représentée par la courbe sinusoïdale (bleue)
• La longueur d'onde (λ), qui est la distance entre deux pics consécutifs
• La fréquence (f), représentée par le nombre de cycles d'onde par unité de temps (vert)
• L'énergie des photons (E), qui est proportionnelle à la fréquence (rouge)