Om het aantal fotonen per seconde te berekenen dat wordt uitgezonden bij gequantiseerde elektromagnetische straling, heb je twee belangrijke grootheden nodig:
- Het totale vermogen (P) van de straling, uitgedrukt in Watt (W), wat gelijk is aan de energie die per seconde wordt uitgezonden (Joule per seconde).
- De energie van één individueel foton (Efoton), uitgedrukt in Joule (J).
De energie van een individueel foton kan op twee manieren worden berekend, afhankelijk van of je de frequentie of de golflengte van de elektromagnetische straling kent:
Zodra je de energie van één foton hebt berekend, kun je het aantal fotonen per seconde (N) berekenen met de volgende formule:
N=EfotonP
Waarbij:
- N het aantal fotonen per seconde is (eenheidloos, of fotonen/s).
- P het totale vermogen van de straling is in Watt (W).
- Efoton de energie van één foton is in Joule (J).
Voorbeeld:
Stel, een laser zendt groen licht uit met een golflengte (λ) van 532 nanometer (532 ×10−9 m) en heeft een vermogen (P) van 10 milliwatt (10 ×10−3 W).
-
Bereken de energie van één foton (Efoton):
Efoton=λh⋅c=532×10−9 m(6,626×10−34 J⋅s)⋅(3,00×108 m/s)
Efoton≈3,73×10−19 J
-
Bereken het aantal fotonen per seconde (N):
N=EfotonP=3,73×10−19 J10×10−3 W
N≈2,68×1016 fotonen/s
Dit betekent dat de laser ongeveer 2,68 quadriljoen fotonen per seconde uitzendt.
Natuurkunde