A fotonas yra šviesos dalelė, apibrėžta kaip diskretusis pluoštas (arba kvantinis) elektromagnetinės (arba šviesos) energijos. Fotonai visada juda ir vakuume (visiškai tuščioje vietoje) turi pastovų šviesos greitį visiems stebėtojams. Fotonai keliauja vakuume šviesos greitis (dažniausiai dar vadinamas šviesos greičiu) c = 2,998 x 108 m / s.
Pagrindinės fotonų savybės
Pagal šviesos fotonų teoriją fotonai:
- elgtis kaip dalelė ir banga vienu metu
- judėti pastoviai greitis, c = 2,9979 x 108 m / s (t. y. „šviesos greitis“), tuščioje vietoje
- neturi nulinės masės ir poilsio energijos
- nešti energiją ir impulsą, kurie taip pat yra susiję su dažniu (nu) ir bangos ilgis (lamdba) elektromagnetinės bangos, išreikštos lygtimi E = h nu ir p = h / lambda.
- gali būti sunaikintas / sukurtas, kai absorbuojama / skleidžiama radiacija.
- gali turėti dalelėms būdingą sąveiką (t. y. susidūrimus) su elektronais ir kitomis dalelėmis, tokiomis kaip Komptono efektas kurioje šviesos dalelės susiduria su atomais, sukeldamos elektronų išsiskyrimą.
Fotonų istorija
Terminas fotonas buvo sugalvotas Gilbertas Lewisas 1926 m., nors šviesos samprata diskrečių dalelių pavidalu egzistavo šimtmečius ir buvo įforminta Niutono konstruojant optikos mokslą.
Tačiau 1800 m bangų savybės šviesos (kuria turima omenyje elektromagnetinė radiacija apskritai) tapo akivaizdžiai akivaizdu ir mokslininkai iš esmės pro langą išmetė šviesos dalelių teoriją. Iki to nebuvo Albertas Einšteinas paaiškino fotoelektrinis efektas ir suprato, kad šviesos energija turi būti kiekybinė, kad dalelių teorija grįžo.
Trumpai apie bangos ir dalelės dvilypumą
Kaip minėta aukščiau, šviesa turi ir bangos, ir dalelės savybes. Tai buvo stulbinantis atradimas ir neabejotinai priklauso nuo to, kaip mes paprastai suvokiame dalykus. Biliardo rutuliai veikia kaip dalelės, o vandenynai - kaip bangos. Fotonai visą laiką veikia ir kaip banga, ir kaip dalelė (nors, tarkime, ji yra įprasta, bet iš esmės neteisinga) kad tai „kartais banga, o kartais ir dalelė“, atsižvelgiant į tai, kurie bruožai yra akivaizdesni tam tikrame laikas).
Tiesiog vienas iš to padarinių bangos dalelių dvilypumas (arba dalelių bangos dualumas) ta, kad fotonai, nors ir traktuojami kaip dalelės, gali būti apskaičiuoti, kad jų dažnis, bangos ilgis, amplitudė ir kitos savybės, būdingos bangų mechanikai.
Linksmi fotono faktai
Fotonas yra elementarioji dalelė, nepaisant to, kad neturi masės. Jis negali savaime suirti, nors fotono energija gali perduoti (arba būti sukurta) sąveikaujant su kitomis dalelėmis. Fotonai yra elektriškai neutralūs ir yra viena iš retų dalelių, tapačių jų antikūnui - antifotonui.
Fotonai yra sukinio-1 dalelės (todėl jie tampa bozonai), kurių sukasi ašis yra lygiagreti krypčiai kelionės (tiek į priekį, tiek atgal, atsižvelgiant į tai, ar tai „kairioji, ar dešinė“ fotonas). Ši savybė leidžia šviesos poliarizacijai.