Co to jest foton w fizyce?

ZA foton jest cząsteczką światła zdefiniowaną jako dyskretna wiązka (lub kwant) energii elektromagnetycznej (lub lekkiej). Fotony są zawsze w ruchu i w próżni (całkowicie pusta przestrzeń) mają stałą prędkość światła dla wszystkich obserwatorów. Fotony przemieszczają się w próżni prędkość światła (częściej nazywany po prostu prędkością światła) z do = 2,998 x 10⁸ m / s.

Zgodnie z fotonową teorią światła fotony:

• zachowują się jak cząstka i fala jednocześnie
• poruszać się ze stałą prędkość, do = 2,9979 x 10⁸ m / s (tzn. „prędkość światła”), w pustej przestrzeni
• mają zerową masę i energię spoczynkową
• przenosić energię i pęd, które są również związane z częstotliwością (nu) i długość fali (lamdba) fali elektromagnetycznej, wyrażonej równaniem mi = h nu i p = h / lambda.
• może zostać zniszczony / utworzony, gdy promieniowanie jest pochłaniane / emitowane.
• mogą mieć interakcje podobne do cząstek (tj. zderzenia) z elektronami i innymi cząsteczkami, na przykład w Efekt Comptona w którym cząstki światła zderzają się z atomami, powodując uwalnianie elektronów.

Termin foton został ukuty przez Gilbert Lewis w 1926 roku, chociaż koncepcja światła w postaci dyskretnych cząstek istniała od wieków i została sformalizowana w konstrukcji nauki optycznej Newtona.

Jednak w XIX wieku właściwości falowe światła (przez co należy rozumieć promieniowanie elektromagnetyczne ogólnie) stało się rażąco oczywiste, a naukowcy zasadniczo wyrzucili teorię cząstek światła przez okno. To było dopiero Albert Einstein wyjaśnił efekt fotoelektryczny i zdali sobie sprawę, że energia światła musi zostać skwantyzowana, że ​​teoria cząstek powróciła.

Jak wspomniano powyżej, światło ma właściwości zarówno fali, jak i cząstki. To było zdumiewające odkrycie i na pewno wykracza poza sferę tego, jak normalnie postrzegamy rzeczy. Kule bilardowe działają jak cząsteczki, a oceany działają jak fale. Fotony cały czas działają zarówno jako fala, jak i cząstka (choć jest to powszechne, ale w zasadzie niepoprawne, że tak powiem) że „czasami jest to fala, a czasem cząstka”, w zależności od tego, które cechy są bardziej widoczne w danym przypadku czas).

To tylko jeden z efektów tego dualność falowo-cząsteczkowa (lub dualność fal cząsteczkowych) polega na tym, że fotony, choć traktowane jak cząstki, można obliczyć tak, aby miały częstotliwość, długość fali, amplitudę i inne właściwości właściwe mechanice fal.

Foton jest cząstka elementarnapomimo tego, że nie ma masy. Nie może rozpadać się sam, chociaż energia fotonu może przenosić (lub być wytwarzana) w wyniku interakcji z innymi cząsteczkami. Fotony są elektrycznie obojętne i są jedną z rzadkich cząstek, które są identyczne z ich antycząstkami - antyfotonami.

Fotony to cząstki spin-1 (co czyni je bozonami), których oś obrotu jest równoległa do kierunku podróży (do przodu lub do tyłu, w zależności od tego, czy jest to „lewa ręka” czy „prawa ręka” foton). Ta funkcja pozwala na polaryzację światła.