Foton
Fotony (z greckiego φως, co oznacza światło), w wielu modelach atomu w fizyce, są cząstkami, które przenoszą światło. Innymi słowy, światło jest przenoszone w przestrzeni przez fotony. Foton jest cząstką elementarną, która jest swoją własną antycząstką. W mechanice kwantowej każdy foton ma charakterystyczny kwant energii, który zależy od częstotliwości: Foton związany ze światłem o wyższej częstotliwości będzie miał większą energię (i będzie związany ze światłem o krótszej długości fali).
Fotony mają masę spoczynkową równą 0 (zero). Jednak teoria względności Einsteina mówi, że mają one pewien pęd. Zanim foton otrzymał swoją nazwę, Einstein powrócił do propozycji, że światło jest oddzielnymi kawałkami energii (cząstkami). Cząstki te zaczęły być znane jako fotony.
Fotonowi nadaje się zwykle symbol γ (gamma),
Laser emituje fotony.
Właściwości
Fotony są fundamentalnymi cząstkami. Chociaż mogą być tworzone i niszczone, ich czas życia jest nieskończony.
W próżni wszystkie fotony poruszają się z prędkością światła, c, która jest równa 299 792 458 metrów (około 300 000 kilometrów) na sekundę.
Foton ma określoną częstotliwość, która determinuje jego kolor. Technologia radiowa w dużym stopniu wykorzystuje częstotliwość. Poza zakresem widzialnym, częstotliwość jest mniej dyskutowana, na przykład jest mało używana w rozróżnianiu fotonów rentgenowskich od podczerwieni. Częstotliwość jest równoważna energii kwantowej fotonu, co wynika z równania stałej Plancka,
E = h f {displaystyle E=hf}
,
gdzie E {displaystyle E}
jest energią fotonu, h {displaystyle h}
jest stałą Plank'a, a f {displaystyle f} 
jest częstotliwością światła związanego z fotonem. Częstotliwość ta, f {displaystyle f} , jest zwykle mierzona w cyklach na sekundę, lub równoważnie, w Hz. Energia kwantowa różnych fotonów jest często wykorzystywana w aparatach fotograficznych i innych urządzeniach, które wykorzystują promieniowanie widzialne i wyższe niż widzialne. Dzieje się tak dlatego, że fotony te są wystarczająco energetyczne, aby jonizować atomy.
Inną własnością fotonu jest długość fali. Częstotliwość f, długość fali i prędkość światła c 
są powiązane równaniem,
c = f λ {displaystyle c=f } 
,
gdzie λ {lambda } 
(lambda) jest długością fali lub długością fali (zwykle mierzoną w metrach).
Inną ważną właściwością fotonu jest jego biegunowość. Gdybyś zobaczył gigantyczny foton, który leci prosto na Ciebie, mógłby on wyglądać jak kłębek, który wiruje pionowo, poziomo lub gdzieś pomiędzy. Okulary przeciwsłoneczne z polaryzacją powstrzymują fotony od przechodzenia w górę i w dół. W ten sposób redukują odblaski, ponieważ światło odbijające się od powierzchni ma tendencję do latania w tę stronę. Wyświetlacze ciekłokrystaliczne również wykorzystują polaryzację, aby kontrolować, które światło przechodzi przez nie. Niektóre zwierzęta potrafią dostrzec polaryzację światła.
Wreszcie, foton ma właściwość zwaną spinem. Spin jest związany z polaryzacją kołową światła.
Oddziaływania fotonów z materią
Światło jest często tworzone lub absorbowane, gdy elektron zyskuje lub traci energię. Ta energia może być w formie ciepła, energii kinetycznej lub w innej formie. Na przykład, żarówka żarowa wykorzystuje ciepło. Wzrost energii może przesunąć elektron o jeden poziom w górę w powłoce zwanej "walencyjną". To czyni go niestabilnym, i jak wszystko, chce on być w najniższym stanie energetycznym. (Jeśli bycie w najniższym stanie energetycznym jest mylące, podnieś ołówek i upuść go. Po upadku na ziemię, ołówek będzie w niższym stanie energetycznym). Kiedy elektron spada z powrotem do niższego stanu energetycznego, musi uwolnić energię, która w niego uderzyła i musi przestrzegać zasady zachowania energii (energia nie może być ani stworzona, ani zniszczona). Elektrony uwalniają tę energię jako fotony, a przy większych natężeniach fotony te mogą być widziane jako światło widzialne.
Fotony i siła elektromagnetyczna
W fizyce cząstek, fotony są odpowiedzialne za siłę elektromagnetyczną. Elektromagnetyzm jest pojęciem, które łączy elektryczność z magnetyzmem. Jednym z powszechnych sposobów, w jaki doświadczamy elektromagnetyzmu w naszym codziennym życiu jest światło, które jest powodowane przez elektromagnetyzm. Elektromagnetyzm jest również odpowiedzialny za ładunek, co jest powodem, dla którego nie można przepchnąć ręki przez stół. Ponieważ fotony są cząstkami przenoszącymi siłę elektromagnetyzmu, są one również bozonami cechowania. Uważa się, że pewna materia, zwana ciemną materią, nie podlega wpływowi elektromagnetyzmu. Oznaczałoby to, że ciemna materia nie ma ładunku i nie emituje światła.
Powiązane strony
- Fizyka cząstek elementarnych
| · v · t · e Cząstki w fizyce | |||||||||||||
| |||||||||||||
| Kompozyt |
| ||||||||||||
| |||||||||||||
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest foton?
A: Foton to cząstka elementarna, która przenosi światło i jest swoją własną antycząstką.
P: Jak energia fotonu zależy od częstotliwości?
O: Energia fotonu jest związana z jego częstotliwością, przy czym fotony o wyższej częstotliwości mają większą energię i są związane z krótszymi falami.
P: Kto zaproponował, że światło składa się z oddzielnych kawałków energii (cząstek)?
O: Albert Einstein zaproponował, że światło składa się z oddzielnych kawałków energii (cząstek).
P: Jaki symbol jest zwykle używany do przedstawienia fotonu?
O: Do przedstawienia fotonu używa się zwykle symbolu م (gamma).
P: Czy foton ma masę?
O: Nie, fotony nie mają masy spoczynkowej. Jednak zgodnie z teorią względności Einsteina mają one pęd.
