フォトンの振動数

量子力学の基礎的なことに関しては、用語集「量子力学」の項目を参照してください。

フォトンの振動数とは？

量子力学とフォトンの振動数には密接な関係があります。

量子力学において、エネルギーが離散化されていることが知られています。

光のエネルギーもまた、離散化されている量子化されたエネルギーであることが知られており、フォトンのエネルギーはその振動数に比例しています。

具体的には、エネルギーEとフォトンの振動数νの間には、E = hνという関係があります。

ここでhはプランク定数と呼ばれる定数で、量子力学において非常に重要な役割を果たしています。

光は、電磁波の一種であり、波動として振る舞います。

光の波長が短く、周波数が高いと、光のエネルギーが増加します。

一方、量子力学では、エネルギーが離散化されていることが知られています。

つまり、エネルギーは一定の値（量子）の倍数しか取ることができません。

このような状況で、光のエネルギーも量子化されることがわかります。

具体的には、光のエネルギーEは、光の振動数νに比例して増加するので、光の振動数が高いほど、光子のエネルギーも高くなることが分かります。

例えば、紫外線やX線などの高エネルギー光は、光子のエネルギーが高いため、物質に強い影響を与えることができます。

このように、量子力学と光子のエネルギーには密接な関係があるため、物理学や工学の分野で幅広く応用されています。

光の振動数による名称と対応する波長、周波数、エネルギーを表にまとめました。

名称	波長（nm）	周波数（Hz）	エネルギー（eV）
ラジオ波	> 10^8	< 3 x 10^6	< 10^-5
マイクロ波	10^6 - 10^8	3 x 10^6 - 3 x 10^8	10^-5 - 10^-3
赤外線	700 - 10^6	3 x 10^8 - 4 x 10^14	10^-3 - 1.6
可視光線	400 - 700	4 x 10^14 - 7.5 x 10^14	1.6 - 3.1
紫外線	10 - 400	7.5 x 10^14 - 3 x 10^17	3.1 - 124
X線	0.01 - 10	3 x 10^17 - 3 x 10^19	124 - 12400
ガンマ線	< 0.01	> 3 x 10^19	> 12400

この表に示されているように、振動数が低いほど波長が長く、エネルギーが低くなります。

一方、振動数が高いほど波長が短く、エネルギーが高くなります。

可視光線は、波長が約400 nmから700 nmの範囲にある光であり、人間の目に見える範囲にあたります。

以下に、可視光線における主要な色の周波数と波長、および色と周波数の対応を示します。