Ce este un foton în fizică?

A foton este o particulă de lumină definită ca un pachet discret (sau cuantic) de energie electromagnetică (sau ușoară). Fotonii sunt mereu în mișcare și, într-un vid (un spațiu complet gol), au o viteză constantă de lumină pentru toți observatorii. Fotonii călătoresc la vid viteza luminii (mai des numit doar viteza luminii) din c = 2.998 x 10⁸ Domnișoară.

Conform teoriei fotonului luminii, fotoni:

• se comportă ca o particulă și o undă, simultan
• mișcați la o constantă viteză, c = 2.9979 x 10⁸ m / s (adică „viteza luminii”), în spațiul gol
• au masă zero și energie de odihnă
• transportă energie și moment, care sunt, de asemenea, legate de frecvență (nu) și lungimea de undă (Lamdba) a undei electromagnetice, exprimată prin ecuație E = h nu și p = h / lambda.
• poate fi distrus / creat atunci când radiația este absorbită / emisă.
• poate avea interacțiuni asemănătoare particulelor (adică coliziuni) cu electroni și alte particule, cum ar fi în Efectul Compton în care particulele de lumină se ciocnesc cu atomii, determinând eliberarea electronilor.

Termenul foton a fost inventat de Gilbert Lewis în 1926, deși conceptul de lumină sub formă de particule discrete a fost în jur de secole și a fost formalizat în construcția Newton a științei opticii.

În anii 1800, cu toate acestea proprietăți ale undelor de lumină (prin care se înțelege radiatie electromagnetica în general) a devenit evident evident, iar oamenii de știință au aruncat în mod esențial teoria particulelor luminii pe fereastră. Nu a fost până atunci Albert Einstein a explicat efect fotoelectric și și-a dat seama că energia luminii trebuia cuantificată ca teoria particulelor să se întoarcă.

După cum am menționat mai sus, lumina are proprietăți atât ale unei unde, cât și ale unei particule. Aceasta a fost o descoperire uluitoare și este cu siguranță în afara domeniului modului în care percepem în mod normal lucrurile. Bilele de biliard acționează ca particule, în timp ce oceanele acționează ca valuri. Fotonii acționează ca o undă și o particulă tot timpul (deși este comun, dar practic incorect, să spunem) că este „uneori o undă și alteori o particulă” în funcție de caracteristicile care sunt mai evidente la un moment dat timp).

Doar unul dintre efectele acestui lucru dualitatea undă-particule (sau dualitate particule-undă) este faptul că fotonii, deși tratați ca particule, pot fi calculați ca având frecvența, lungimea de undă, amplitudinea și alte proprietăți inerente mecanicii de unde.

Fotonul este un particule elementareîn ciuda faptului că nu are nicio masă. Nu se poate descompune de unul singur, deși energia fotonului se poate transfera (sau poate fi creată) la interacțiunea cu alte particule. Fotonii sunt neutri din punct de vedere electric și sunt una dintre particulele rare care sunt identice cu antiparticulele lor, antifotonul.

Fotonii sunt particule spin-1 (făcându-le bosoni), cu o axă de rotire care este paralelă cu direcția de călătorie (înainte sau înapoi, în funcție de faptul că este o "stânga" sau "dreapta" foton). Această caracteristică este ceea ce permite polarizarea luminii.