Със сигурност някога сте чували за фотони. Много пъти се говори в областта на химията, а друг път във физиката, но какво всъщност е фотон? Това е частица светлина, която се разпространява във вакуум и се движи. Фотонът е този, който кара електромагнитното излъчване да се движи от една точка в друга по различните начини, по които можем да го видим.
Не пропускайте цялата свързана информация за фотона. Ние обясняваме подробно характеристиките, откритията и напредъка, които фотоните са дали в науката. Искате да знаете повече?
Какво е фотон?
Това е нещо сложно, за да се обясни добре с едно изречение, както направихме по-горе във въведението. Това е елементарна и първична частица, така да се каже, способни да се движат през вакуум, транспортирайки цялото електромагнитно излъчване. Думата фотон идва от снимка, което означава светлина. Тоест фотонът също е светлина. Не говорим само за електромагнитно излъчване, когато говорим за вредни ултравиолетови лъчи, гама лъчи от космоса или инфрачервена светлина.
Трябва да се помни, че в електромагнитния спектър имаме област, която познаваме като видима светлина. Тази област се движи между 400 и 700 nm и именно това ни кара да видим пълната гама от цветове между червено и синьо.
Както казахме по-рано, е много сложно да дефинираме думата фотон просто така. Всъщност през повечето време този термин се използва ежедневно, той се използва неправилно. Това, което със сигурност ще кажем, е, че е така частица, чиято маса остава стабилна. Благодарение на тази стабилност той е в състояние да пътува във вакуум с постоянна скорост. Въпреки че може да изглежда нереално или направо от ръкава, фотоните могат да бъдат анализирани както на микроскопични, така и на макроскопични нива. Тоест, когато видим лъч светлина, влизащ през прозорец, знаем, че фотоните преминават оттам.
Освен това, докато пътува през вакуум, носещ електромагнитно излъчване, той го прави, като същевременно запазва всичките си вълнови и корпускуларни свойства. А именно, той е в състояние да функционира така, сякаш е вълна. Например, ако извършим пречупване на леща на очила, преминаването на фотони се асимилира с това на вълната. Когато фотонът най-накрая достигне материята след пътуване през вакуум, той ще остане още една частица, която поддържа всичките си мощност непроменен.
Свойства и откритие
Ако извършим експеримента с леща, можем да отразяваме само един фотон по време на целия огнеупорен процес. Докато провеждате експеримента, можете да видите как фотонът е в състояние да действа като вълна и да се намесва в себе си. Въпреки това, въпреки че се държи като вълна, той не губи характеристиките, които го правят частица. Тоест, той има конкретна позиция и количество движение, което може да бъде измерено количествено.
Можем да измерваме свойствата, които притежава като вълна и като частица едновременно, тъй като те са част от едно и също явление. Тези фотони не могат да бъдат разположени в космоса.
Със сигурност си мислят, че кой знае какво казвам, защото всичко изглежда много сложно. Нека да опознаем по-добре как фотонът е открит, за да изясни няколко неща. Както знаем, Алберт Айнщайн беше велик физик (ако не и най-добрият от всички времена) и той посвети част от своите изследвания на фотоните. Именно той назова тези частици, които нарече квант на светлината.
Това се случи в началото на XNUMX век. Айнщайн се опитвал да обясни експерименталните наблюдения, които не се вписвали в изследванията на светлината. И то е, че се е смятало, че светлината действа като електромагнитна вълна, а не като поток от частици, наречени фотони (въпреки че те от своя страна могат да се държат като вълни).
Тогава Айнщайн може да предефинира термина квант на светлината и да приеме, че енергията, която светлината притежава, е напълно зависима от нейната честота. В допълнение, материята, върху която се отлага светлината и електромагнитното излъчване, пренасяно от фотоните са в термично равновесие (Следователно светлината може да нагрява повърхности и предмети).
Физици, които са помагали при откриването на фотона
Тъй като това не е нещо лесно за анализ и изследване (и по-малко с технологията, съществувала през ХХ век и по-рано), благодарение на изследванията на някои важни физици светлината беше известна като частица, а не като вълни.
Един от физиците, на които Айнщайн разчита, за да изведе своята теория, е Макс Планк. Този учен трябваше да работи върху всички аспекти на светлината и ги дефинира от уравненията на Максуел. Проблемът, който той не можа да реши, беше защо светлината, която се прожектира върху обекти, пристига в малки групи енергия.
Когато Айнщайн въведе различна теория по отношение на това, с което беше свикнал, тя трябваше да бъде тествана. Всъщност те знаеха чрез ефекта на Комптън, че хипотезата, че светлината е съставена от фотони, е вярна.
По-късно е, когато през 1926г физикът Гилбърт Луис промяна на деноминацията на квантите светлина на фотон. Тази дума произлиза от гръцката дума за светлина, така че е идеално да я опишете.
Динамика и работа днес
Фотоните могат да се излъчват по много начини. Например, ако частицата се ускори с електрически заряд, нейното излъчване е различно, тъй като има други енергийни нива. Можем да премахнем фотона, което го кара да изчезне с античастицата си. След откриването на тези гореспоменати учени разбирането за фотоните се е променило значително.
Понастоящем законите на физиката са квазисиметрични в пространството и времето, така че всички изследвания, които се извършват върху тези светлинни частици, са много точни. Следователно, тъй като всички свойства са известни много подробно, те служат за микроскопия с висока разделителна способност, фотохимия и дори за измерването на разстоянията между молекулите.
Както можете да видите, различни изследвания, проведени преди повече от век, ни помагат да продължим да напредваме с науката и днес.