Фотони и светлина

На светлинната страница научихме, че светлината има уникалната характеристика да се държи едновременно и като вълна, и като частица. След това научихме някои от начините за това светлината се държи като вълна . Сега искаме да изследваме как светлината също се държи като частица. Учените са нарекли частиците, които изграждат леки фотони.

Какво е фотон?

Във физиката фотонът е сноп от електромагнитна енергия. Това е основната единица, която съставлява цялата светлина. Фотонът понякога се нарича „квант“ на електромагнитната енергия.

Не се смята, че фотоните са съставени от по-малки частици. Те са основна природна единица, наречена елементарна частица .

Свойства на фотон

Фотоните имат някои основни свойства, които помагат да се дефинират какви са те и как се държат. Тези свойства включват:

Те имат нулева маса.
Те нямат електрически заряд.
Те са стабилни.
Те носят енергия и инерция, които зависят от честотата.
Те могат да имат взаимодействия с други частици като електрони.
Те могат да бъдат унищожени или създадени от много природни процеси.
Когато са в празно пространство, те пътуват със скоростта на светлината.

Фотоните взаимодействат с материята

Фотоните се държат като частици, тъй като могат да взаимодействат с материята. В някои случаи енергията на фотона се абсорбира от материята. В този случай допълнителната енергия може да се отделя като топлина. Един пример за това е черният връх на пътя, който се нагрява на слънце.

Очите ни взаимодействат и с фотони. Когато фотонът удари окото, той се превръща в електрическа енергия, която след това се предава в мозъка, за да образува изображение.

Когато енергията от фотоните се абсорбира от материята, материята може да излъчва електрони. Този процес се нарича фотоелектричен ефект. Фотоелектричният ефект е свойство на светлината, което не се обяснява с теорията, че светлината е вълна. Това е една от основните причини учените да изберат да третират светлината едновременно като вълна и като поток от частици.

Константа на Планк

Връзката между енергията на фотона и неговата честота може да бъде описана чрез следното уравнение:

E = hv

където E е енергия, v е честота и h е константа на Планк. Константата на Планк винаги е една и съща (т.е. „константата“) и е равна на 6,62606957 * 10-34 m2 kg / s.

Забавни факти за фотоните

Не само светлината се състои от фотони, но цялата електромагнитна енергия (т.е. микровълни, радиовълни, рентгенови лъчи) се състои от фотони.
Оригиналната концепция за фотона е разработена от Алберт Айнщайн . Ученият Гилбърт Н. Луис обаче е този, който за първи път използва думата „фотон“, за да я опише.
Теорията, която твърди, че светлината се държи едновременно като вълна и частица, се нарича теория за двойственост вълна-частица.
Фотоните винаги са електрически неутрални. Те нямат електрически заряд.
Фотоните не се разпадат сами.