El fotó. Tot el que cal saber

Fotons de llum viatjant en el buit

Segurament has sentit parlar alguna vegada dels fotons. Moltes vegades es parla en l'àmbit de la química i altres vegades en la física però, què és realment un fotó? Es tracta d'una partícula de llum que es va propagant en el buit i es desplaça. És el fotó el causant que la radiació electromagnètica es desplaci d'un punt a un altre en les diferents formes en què podem veure-la.

No et perdis tota la informació relacionada sobre el fotó. T'expliquem amb detalls les característiques, descobriments i avenços que ha atorgat els fotons en la ciència. Vols saber més?

Què és un fotó?

Energia d'un fotó a l'espai

Això és una mica complex d'explicar bé en una sola frase com hem fet amunt en la introducció. Es tracta d'una partícula elemental i primigènia, per així dir-ho, capaç de desplaçar-se pel buit, transportant tota la radiació electromagnètica. La paraula fotó ve de foto que vol dir llum. És a dir, un fotó també és llum. No només parlem radiació electromagnètica quan ens referim als raigs ultraviolats nocius, raigs gamma de l'espai o la llum infraroja.

Cal recordar que dins de l'espectre electromagnètic tenim una àrea que coneixem com a llum visible. Aquesta àrea es mou entre els 400 i 700 nm i és el que ens fa veure tota la gamma de colors entre el vermell i el blau.

Com hem dit abans, és molt complex definir la paraula fotó així com així. De fet, la majoria de vegades que s'utilitza aquest terme diàriament està malament empleat. El que sí direm amb total seguretat, és que és una partícula la massa roman estable. Gràcies a aquesta estabilitat, és capaç de viatjar a el buit a una velocitat constant. Encara que sembli irreal o tret de la màniga, els fotons es poden analitzar tant a nivells microscòpics com macroscòpics. És a dir, quan veiem un raig de llum entrant per una finestra, sabem que per aquí estan passant fotons.

A més, conforme es desplaça pel buit transportant la radiació electromagnètica, ho fa mantenint totes les seves propietats ondulatòries i corpusculars. És a dir, és capaç de funcionar com si fos una ona. Per exemple, si realitzem un refractat sobre una lent d'ulleres, el pas de fotons s'assimila a el d'una ona. Quan el fotó arriba finalment la matèria després de viatjar pel buit, seguirà sent una partícula més que manté tota la seva energia inalterada.

Propietats i descobriment

Comportament d'un fotó com ona

Si realitzem l'experiment amb una lent, podem només reflectir un fotó durant tot el procés refractari. Mentre realitzem l'experiment, es pot observar com el fotó és capaç d'actuar com una ona i interferir amb si mateix. No obstant això, tot i que es comporti com una ona, no perd les característica que el fa ser una partícula. És a dir, té una posició concreta i una quantitat de moviment que es pot quantificar.

Podem mesurar les propietats que té com a ona i com a partícula alhora ja que formen part de el mateix fenomen. Aquests fotons no poden situar-se en l'espai.

Segurament estan pensant que a saber el que estic dient, perquè tot sembla molt complicat. Anem a conèixer millor com es va descobrir el fotó per aclarir algunes coses. Com sabem, Albert Einstein va ser un gran físic (sinó el millor de tots els temps) i va dedicar part dels seus estudis als fotons. Va ser ell qui va posar nom a aquestes partícules que va denominar com quant de llum.

Això va succeir a principis de segle XX. Einstein intentava explicar les observacions experimentals que no encaixaven amb les investigacions que havien de la llum. I és que es pensava que la llum actuava com una ona electromagnètica i no com un flux de partícules anomenades fotons (encara que aquests al seu torn es puguin comportar com a ones).

És llavors quan Einstein va poder redefinir el terme quant de llum i acceptar que l'energia que posseeix la llum és totalment dependent de la freqüència que té. A més, la matèria sobre la qual la llum es diposita i la radiació electromagnètica que transporten els fotons es troben en un equilibri tèrmic (D'aquí al fet que la llum pot escalfar les superfícies i objectes).

Físics que han ajudat al descobriment de l'fotó

Científics que van estudiar el fotó

Com que això no és una cosa senzilla de poder analitzar i investigar (i menys amb la tecnologia que hi havia al segle XX i anterior), va ser gràcies a les investigacions d'alguns físics importants el fet de conèixer la llum com a partícula i no com ones.

Un dels físics en què es va recolzar Einstein per derivar la seva teoria era Max Planck. Aquest científic havia de treballar tots els aspectes de la llum i les definia mitjançant les equacions de Maxwell. El problema que no podia resoldre era el per què la llum que es projectava sobre objectes arribava en petits grups d'energia.

A l'introduir Einstein una teoria diferent respecte al que estava acostumat, va haver de ser comprovada. Efectivament, van saber mitjançant l'efecte de Compton que la hipòtesi que la llum estava composta per fotons era certa.

És més tard quan, el 1926 el físic Gilbert Lewis canvia la denominació de quants de llum per fotó. Aquesta paraula procedeix de la paraula grega que significa llum, de manera que és perfecta per descriure-ho.

Dinàmica i funcionament en l'actualitat

Colors de l'espectre electromagnètic visible

Els fotons es poden emetre de múltiples maneres. Per exemple, si una partícula és accelerada amb una càrrega elèctrica, la seva emissió és diferent, ja que posseeix altres nivells d'energia. Podem eliminar el fotó, fent-ho desaparèixer amb el seu antipartícula. Des del descobriment d'aquests científics anteriorment esmentats, el coneixement dels fotons ha canviat enormement.

En l'actualitat, les lleis de la física estan quasi simètriques en l'espai i temps, de manera que tots els estudis que es realitzen sobre aquestes partícules de llum són molt exactes. Per això, ja que es coneixen totes les propietats amb gran detall, serveixen per a la microscòpia d'alta resolució, la fotoquímica i fins i tot per la mesura de les distàncies entre molècules.

Com poden veure, diversos estudis que es van realitzar fa més d'un segle ens ajuden en l'actualitat a seguir avançant amb la ciència.


Sigues el primer a comentar

Deixa el teu comentari

La seva adreça de correu electrònic no es publicarà. Els camps obligatoris estan marcats amb *

*

*

  1. Responsable de les dades: Miguel Ángel Gatón
  2. Finalitat de les dades: Controlar l'SPAM, gestió de comentaris.
  3. Legitimació: El teu consentiment
  4. Comunicació de les dades: No es comunicaran les dades a tercers excepte per obligació legal.
  5. Emmagatzematge de les dades: Base de dades allotjada en Occentus Networks (UE)
  6. Drets: En qualsevol moment pots limitar, recuperar i esborrar la teva informació.