Calculadora de Energía de Fotón

La luz viene en paquetes discretos llamados fotones, y esta calculadora halla la energía de un solo fotón a partir de su longitud de onda o su frecuencia. Introduces una longitud de onda en nanómetros o una frecuencia en hertz, eliges cuál, y devuelve la energía del fotón en julios y electronvoltios. La energía la da la relación de Planck, energía igual a la constante de Planck por la frecuencia, que puede reescribirse en términos de longitud de onda ya que la frecuencia y la longitud de onda están vinculadas por la velocidad de la luz. La consecuencia crucial es que la luz de menor longitud de onda y mayor frecuencia lleva más energía por fotón: los fotones ultravioleta y de rayos X son bastante energéticos para dañar células e ionizar átomos, mientras que los infrarrojos y de radio son suaves. Los fotones de luz visible llevan unos pocos electronvoltios cada uno, por eso los electronvoltios son la unidad natural aquí. Esta cuantización de la energía de la luz es un pilar de la física cuántica y explica el efecto fotoeléctrico, los espectros atómicos y cómo las células solares y la fotosíntesis capturan la luz.

Cómo funciona

Fórmula: E = h · f = h · c / λ

La energía de un fotón es igual a la constante de Planck por su frecuencia. Como la frecuencia es igual a la velocidad de la luz dividida entre la longitud de onda, la energía también puede escribirse como la constante de Planck por la velocidad de la luz dividida entre la longitud de onda. Las longitudes de onda más cortas y las frecuencias más altas llevan por tanto más energía. Dividir la energía en julios entre la carga de un electrón la convierte a electronvoltios.

Cuándo usarla

Recurre a esta calculadora cuando necesites la energía de un fotón individual a partir de su color o su frecuencia: comprobar si una radiación es lo bastante energética para ionizar o dañar tejidos, interpretar espectros atómicos, estudiar el efecto fotoeléctrico, elegir un láser o un LED por su longitud de onda, o entender cómo las células solares y la fotosíntesis aprovechan la luz. Estudiantes de física y química la usan al resolver problemas cuánticos; investigadores de espectroscopía y fotónica, para relacionar longitudes de onda con niveles de energía. Introduces una longitud de onda en nanómetros o una frecuencia en hertz, eliges cuál, y obtienes la energía en julios y en electronvoltios, la unidad natural para fotones. Es la herramienta para situar cualquier radiación en el espectro según su energía por fotón, desde las suaves ondas de radio hasta los peligrosos rayos gamma.

Consejos y consideraciones

La energía es inversamente proporcional a la longitud de onda: cuanto más corta, más energética; por eso el ultravioleta, los rayos X y los gamma ionizan y dañan, mientras que el infrarrojo y la radio son inofensivos. Introduce la longitud de onda en nanómetros, como pide la calculadora, no en metros; la luz visible va de unos 400 a 700 nanómetros. Los electronvoltios son la unidad cómoda aquí porque las energías en julios son diminutas, del orden de diez elevado a menos diecinueve; la luz visible lleva entre 1,6 y 3,3 electronvoltios por fotón. Recuerda que esto es la energía de un solo fotón: la energía total de un haz depende además de cuántos fotones por segundo emite. Y no confundas energía por fotón con intensidad: una luz roja muy brillante tiene fotones menos energéticos que una luz violeta tenue.