Biophysics · 04.02

光子エネルギーとeV尺度

Photon energy, the eV scale

🧠 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

E=hf=\frac{hc}{\lambda},\qquad 1\,\mathrm{eV}=1.602\times10^{-19}\,\mathrm{J}

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。

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。