La energía fotónica es la energía transportada por un solo fotón . La cantidad de energía es directamente proporcional a la frecuencia electromagnética del fotón y, por tanto, de manera equivalente, es inversamente proporcional a la longitud de onda . Cuanto mayor sea la frecuencia del fotón, mayor será su energía. De manera equivalente, cuanto más larga es la longitud de onda del fotón, menor es su energía.
La energía del fotón se puede expresar utilizando cualquier unidad de energía . Entre las unidades comúnmente utilizadas para indicar la energía de los fotones se encuentran el electronvoltio (eV) y el julio (así como sus múltiplos, como el microjulio). Como un julio equivale a 6,24 × 10 18 eV, las unidades más grandes pueden ser más útiles para indicar la energía de los fotones con mayor frecuencia y mayor energía, como los rayos gamma , a diferencia de los fotones de menor energía como en las regiones ópticas y de radiofrecuencia de El espectro electromagnético .
La energía del fotón es directamente proporcional a la frecuencia. [1]
Esta ecuación se conoce como relación de Planck-Einstein .
Además,
La energía del fotón a 1 Hz es igual a 6,62607015 × 10 −34 J
Eso es igual a 4,135667697 × 10 −15 eV
La energía de los fotones a menudo se mide en electronvoltios. Para encontrar la energía del fotón en electronvoltios usando la longitud de onda en micrómetros , la ecuación es aproximadamente
ya que eVm [3] donde h es la constante de Planck , c es la velocidad de la luz en m/seg y e es la carga del electrón .
La energía del fotón de la radiación infrarroja cercana a una longitud de onda de 1 μm es de aproximadamente 1,2398 eV.
Una estación de radio FM que transmite a 100 MHz emite fotones con una energía de aproximadamente 4,1357 × 10 −7 eV. Esta minúscula cantidad de energía es aproximadamente 8 × 10 −13 veces la masa del electrón (a través de la equivalencia masa-energía).
Los rayos gamma de muy alta energía tienen energías de fotones de 100 GeV a más de 1 PeV (10 11 a 10 15 electronvoltios) o de 16 nanojulios a 160 microjulios. [4] Esto corresponde a frecuencias de 2,42 × 10 25 a 2,42 × 10 29 Hz.
Durante la fotosíntesis , moléculas de clorofila específicas absorben fotones de luz roja a una longitud de onda de 700 nm en el fotosistema I , correspondiente a una energía de cada fotón de ≈ 2 eV ≈ 3 × 10 −19 J ≈ 75 k B T , donde k B T denota la energía térmica. Se necesita un mínimo de 48 fotones para la síntesis de una sola molécula de glucosa a partir de CO 2 y agua (diferencia de potencial químico 5 × 10 −18 J) con una eficiencia de conversión de energía máxima del 35%.
