光の単位変換(mW→photons/cm^2/s)について

質問

はじめまして。上記の件で質問させて頂きます。
暗室で青色のLED（455nm）をターゲットの５cm上方から照射し、ターゲットとなる部分での光の強さを測定したいと思っています。
知人から借りた感度計？では強さが mWで表示されますがこれを photons/cm^2/s に変換できますでしょうか？
ちなみに本日測定した値は1490mW でした。
そして逆に2.2x10^15 photons/cm^2/sがmWではどの値に相応するのか、申し訳ないですが教えて頂けませんでしょうか。
こちらの勉強不足ですいませんがよろしくお願い致します。

回答No.1

sanori · ベストアンサー

こんにちは。

まず、結論から申し上げますが、
ご質問文の内容では、光の強さを面積当たり（ｃｍ^(-2)）で表すことはできません。

放射された光をどれだけの面積で測定するのか、
そして、その面積部分に当たる光が、全方向に放射される光の総量の何％であるか
という情報が必要になります。

とはいえ、書けるだけのことを書きます。

フォトン１個のエネルギー　＝　Ｅ　＝　ｈν
　＝　ｈｃ／λ

ここで、
ｈ　＝　６．６３×１０^(-34)　[J・s]
ｃ　＝　３．００×１０^8　[m/s]
λ　＝　４５５×１０^(-9)　[m]
なので、

Ｅ　＝　６．６３×１０^(-34)　×　３．００×１０^8　÷　（４５５×１０^(-9)）
　＝　４．３７×１０^(-19)　[J/photon]
（＝　４．３７×１０^(-19)　[W・s/photon]

光の強さを　Ｉ[W]　と置けば、
Ｉ／（４．３７×１０^(-19)）　＝　１　[photon/s]

Ｉ’[mW]　と置けば、
Ｉ’／（４．３７×１０^(-16)）　＝　１　[photon/s]
あるいは
Ｉ’×　２．２９×１０^15　＝　１　[photon/s]

＞＞＞強さが mWで表示されますがこれを photons/cm^2/s に変換できますでしょうか？

強さＩ’[mW]に　２．２９×１０^15　をかければ、photons/s になります。

＞＞＞ちなみに本日測定した値は1490mW でした。

１４９０　に　２．２９×１０^15　をかければ、photons/s　になります。

＞＞＞そして逆に2.2x10^15 photons/cm^2/sがmWではどの値に相応するのか、

２．２×１０^15　に　４．３７×１０^(-16)をかけて、面積[cm^2]で割れば出ます。
（ただし、効率１００％、つまり、放射される光の１００％が、その面積の中に入るとして）

以上、ご参考になりましたら。

お礼

早速のご回答、ありがとうございます。
メーターの測定部は1cm四方でしたし、光が全てそこに当たると仮定した値が欲しかったので教えて頂いた計算で求めている答えが得れそうです。
非常に参考になりました。
本当にありがとうございました。