Zwei Gleichungen genügen: c = λ·f verbindet Wellenlänge und Frequenz, E = h·f verbindet Frequenz und Energie. Ist eine der drei Größen bekannt, stehen die beiden anderen fest — dieser Rechner nimmt jede von ihnen als Eingabe an.
Die Wellenlänge ist dabei immer die im Vakuum gemeint, denn so wird Licht angegeben: Ein grüner Laser mit 532 nm hat diese Wellenlänge im Vakuum, nicht in dem Glas, durch das er scheint. Was im Medium daraus wird, steht in einem eigenen Feld — dort ist sie um den Brechungsindex kleiner.
Im Medium ändert sich die Wellenlänge, nicht die Frequenz
Tritt Licht in Glas ein, sinkt seine Geschwindigkeit auf c/n — bei einem Brechungsindex von 1,52 auf knapp zwei Drittel. Die Frequenz bleibt dabei unverändert: Die schwingenden Ladungen an der Grenzfläche werden vom einfallenden Feld getrieben und strahlen mit genau dessen Takt weiter.
Weil c = λ·f gilt und f konstant bleibt, muss die Wellenlänge um denselben Faktor schrumpfen. Aus 600 nm werden in Fensterglas 395 nm. Sichtbar orange bleibt das Licht trotzdem — die Farbwahrnehmung folgt der Frequenz, nicht der Wellenlänge im Material. Sonst würde jeder Blick durch eine Fensterscheibe die Farben verschieben.
1239,84 nm·eV — die praktischste Zahl der Optik
Ein Photon von einem Elektronenvolt hat genau 1239,84 nm Wellenlänge. Das Produkt aus Wellenlänge und Photonenenergie ist konstant, und wer sich diese eine Zahl merkt, kann beides im Kopf ineinander umrechnen: 620 nm sind rund 2 eV, 400 nm rund 3,1 eV.
Seit 2019 ist dieser Wert exakt, weil alle drei Konstanten darin — Lichtgeschwindigkeit, Planck-Konstante und Elementarladung — im SI durch Festlegung definiert sind statt gemessen. Die Zahl wird sich also nicht mehr ändern, anders als noch in Lehrbüchern der 1990er Jahre.
Wo im Spektrum das liegt
Sichtbares Licht reicht von etwa 380 bis 780 nm, also von Violett bis Dunkelrot. Darunter beginnt Ultraviolett, darüber Infrarot; die Grenzen sind Konvention und keine physikalische Kante — bei 780 nm sieht ein empfindliches Auge im Dunkeln noch ein schwaches Rot.
In Energien ausgedrückt umspannt der sichtbare Bereich 1,6 bis 3,3 eV. Das ist genau die Größenordnung chemischer Bindungen, weshalb Licht Farbstoffe anregt und Photosynthese antreibt. Röntgenstrahlung mit mehreren Kiloelektronenvolt schlägt dagegen Elektronen aus Atomen heraus — der Unterschied zwischen anregender und ionisierender Strahlung ist eine Frage dieser Zahl.