En foton är en ljuspartikel definierad som ett diskret knippe (eller kvantum ) av elektromagnetisk (eller ljus) energi. Fotoner är alltid i rörelse och har i ett vakuum (ett helt tomt utrymme) en konstant ljushastighet för alla observatörer. Fotoner färdas med vakuumhastigheten av ljus (vanligare bara kallat ljusets hastighet) av c = 2,998 x 10 8 m/ s.
Grundläggande egenskaper hos fotoner
Enligt fotonteorin om ljus, fotoner:
- beter sig som en partikel och en våg samtidigt
- röra med konstant hastighet, c = 2,9979 x 10
- 8 m/s (dvs. ”ljusets hastighet”), i tomt utrymme
- h ave noll massa och viloenergi
- bär energi och momentum, som också är relaterade till frekvensen (nu) och våglängden (lamdba) för den elektromagnetiska vågen, uttryckt av ekvationen E = h nu och p = h / lambda.
- kan förstöras/skapas när strålning absorberas/avges.
- kan ha partikelliknande interaktioner (dvs. kollisioner) med elektroner och andra partiklar, till exempel i Compton-effekten där ljuspartiklar kolliderar med atomer och orsakar frisättning av elektroner.
Fotons historia
Termen foton myntades av Gilbert Lewis 1926, även om begreppet ljus i form av diskreta partiklar hade funnits i århundraden och hade formaliserats i Newtons konstruktion. del av vetenskapen om optik.
På 1800-talet var dock ljusets vågegenskaper (varmed menas elektromagnetisk strålning) i allmänhet) blev uppenbart och forskare hade i huvudsak kastat partikelteorin om ljus ut genom fönstret. Det var inte förrän Albert Einstein förklarade den fotoelektriska effekten och insåg att ljusenergin måste kvantiseras som partikelteorin återvände.
Våg-partikeldualitet in Kort
Som nämnts ovan har ljus egenskaper av både en våg och en partikel. Detta var en häpnadsväckande upptäckt och är verkligen utanför sfären av hur vi normalt uppfattar saker. Biljardbollar fungerar som partiklar, medan hav fungerar som vågor. Fotoner fungerar som både en våg och en partikel hela tiden (även om det är vanligt men i grunden felaktigt, att säga att det är ”ibland en våg och ibland en partikel” beroende på vilka egenskaper som är mer uppenbara vid en given tidpunkt).
Bara en av effekterna av denna våg- partikeldualitet (eller partikel-vågdualitet) är att fotoner, även om de behandlas som partiklar, kan beräknas ha frekvens, våglängd, amplitud och andra egenskaper som är inneboende i vågmekanik.
Rolig foton Fakta
Fotonen är en elementarpartikel, trots att den inte har någon massa. Den kan inte förfalla av sig själv, även om fotonens energi kan överföras (eller skapas) vid interaktion med andra partiklar. Fotoner är elektriskt neutrala och är en av de sällsynta partiklarna som är identiska med deras antipartikel, antifotonen.
Fotoner är spin-1-partiklar (gör dem till bosoner), med en spinnaxel som är parallell med färdriktningen (antingen framåt eller bakåt, beroende på om det är en ”vänster-” eller ”höger” foton). Denna funktion är vad som möjliggör polarisering av ljus.
