光子エネルギーとeV尺度

🧠 光子エネルギーは周波数に比例し、微視的エネルギーの尺度には電子ボルト（eV）が便利である。

1光子が運ぶエネルギー

1 eVは電子が1 Vの電位差 potential difference 電位差（potential difference） potential difference（電位差） で得るエネルギーで、SIでは$1.602×10^{-19}$ J。

flowchart TD
  A["波長または周波数を決定"]
  B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='Planck relation'>プランクの関係</span>を適用"]
  C["JまたはeVへ換算"]
  A --> B
  B --> C

プランクの関係と電子ボルト

短波長ほど光子エネルギーが大きい。

波長から相互作用を予測する

周波数・波長から1光子のエネルギーを求め、同じ光子が運ぶ運動量momentum運動量（momentum）momentum（運動量）と組にして相互作用を考える。

• 可視光子visible photon 可視光子（visible photon）visible photon（可視光子） は数eV。
• 化学結合エネルギーchemical bond energy 化学結合エネルギー（chemical bond energy）chemical bond energy（化学結合エネルギー） もeV程度。
• 診断X線はkeV、核反応はMeVスケール。

医学・測定への応用

光化学反応 chemical reaction 化学反応（chemical reaction） chemical reaction（化学反応） と電離の可否を定量的に判断できる。

光子エネルギーの選択は、光電効果photoelectric effect 光電効果（photoelectric effect）photoelectric effect（光電効果） を利用して細胞へのX線吸収を高める研究で実際に重要となる。¹²

まとめ

• 光子エネルギーは周波数に比例し、微視的エネルギーには電子ボルトが便利である。
• 可視光子visible photon 可視光子（visible photon）visible photon（可視光子） は数eV。
• 光化学反応 chemical reaction 化学反応（chemical reaction） chemical reaction（化学反応） と電離の可否を定量的に判断できる。