Sigurno ste ikad čuli za fotone. Mnogo se puta govori u području kemije, a ponekad u fizici, ali ono što je stvarno foton? To je čestica svjetlosti koja se širi u vakuumu i pomiče. Foton je taj koji uzrokuje da se elektromagnetsko zračenje pomiče iz jedne točke u drugu na različite načine na koje ga možemo vidjeti.
Ne propustite sve povezane informacije o fotonu. Detaljno objašnjavamo karakteristike, otkrića i napredak koje su fotoni dali u znanosti. Želite znati više?
Što je foton?
To je nešto složeno što se može objasniti u jednoj rečenici, kao što smo učinili gore u uvodu. To je elementarna i iskonska čestica, da tako kažem, sposoban za kretanje kroz vakuum, prenoseći sve elektromagnetsko zračenje. Riječ foton dolazi od fotografija što znači svjetlost. Odnosno, foton je također svjetlost. Ne govorimo samo o elektromagnetskom zračenju kada govorimo o štetnim ultraljubičastim zrakama, gama zrakama iz svemira ili infracrvenoj svjetlosti.
Mora se imati na umu da unutar elektromagnetskog spektra imamo područje koje poznajemo kao vidljivo svjetlo. Ovo se područje kreće između 400 i 700 nm i upravo je zbog toga uvidimo čitav niz boja između crvene i plave.
Kao što smo već rekli, vrlo je složeno definirati riječ foton tek tako. Zapravo, većinu vremena ovaj se izraz koristi svakodnevno, zlouporabljava se. Ono što ćemo sa sigurnošću reći jest da jest čestica čija masa ostaje stabilna. Zahvaljujući ovoj stabilnosti, sposoban je putovati u vakuumu konstantnom brzinom. Iako vam se čini da je nestvaran ili je izravno iz vašeg rukava, fotoni se mogu analizirati i na mikroskopskoj i na makroskopskoj razini. Odnosno, kad vidimo zraku svjetlosti koja ulazi kroz prozor, znamo da tamo prolaze fotoni.
Nadalje, dok putuje kroz vakuum noseći elektromagnetsko zračenje, to čini zadržavajući sva svoja valovna i korpuskularna svojstva. Naime, sposoban je funkcionirati kao da je val. Na primjer, ako provodimo lom na naočalnoj leći, prolazak fotona asimilira se kao prolazak vala. Kad foton napokon dođe do materije nakon putovanja kroz vakuum, ostat će još jedna čestica koja održava sve svoje snaga nepromijenjeno.
Svojstva i otkriće
Ako eksperiment izvodimo s lećom, možemo reflektirati samo jedan foton tijekom cijelog vatrostalnog postupka. Tijekom izvođenja eksperimenta možete vidjeti kako foton je sposoban djelovati kao val i interferirati sam sa sobom. Međutim, iako se ponaša poput vala, ne gubi karakteristike zbog kojih je čestica. Odnosno, ima specifičan položaj i količinu pokreta koji se mogu kvantificirati.
Možemo istodobno izmjeriti svojstva koja ima kao val i kao česticu jer su dio iste pojave. Ti se fotoni ne mogu nalaziti u svemiru.
Sigurno misle da tko zna što govorim, jer sve se čini vrlo komplicirano. Upoznajmo bolje kako je foton otkriven da bi pojasnio nekoliko stvari. Kao što znamo, Albert Einstein bio je izvrstan fizičar (ako ne i najbolji svih vremena) i dio svojih studija posvetio je fotonima. Upravo je on dao tim česticama ime koje je nazvao kvant svjetlosti.
To se dogodilo početkom XNUMX. stoljeća. Einstein je pokušavao objasniti eksperimentalna opažanja koja se nisu uklapala u istrage svjetlosti. I to je zato što se smatralo da svjetlost djeluje kao elektromagnetski val, a ne kao tok čestica zvanih fotoni (iako se oni zauzvrat mogu ponašati kao valovi).
Tada je Einstein uspio redefinirati pojam kvant svjetlosti i prihvatiti da energija koju svjetlost posjeduje potpuno ovisi o njezinoj frekvenciji. Uz to, materija na kojoj se taloži svjetlost i elektromagnetsko zračenje koje fotoni prenose su u toplinskoj ravnoteži (Dakle, svjetlost može zagrijati površine i predmete).
Fizičari koji su pomogli u otkrivanju fotona
Budući da to nije nešto lako analizirati i istražiti (a manje s tehnologijom koja je postojala u dvadesetom stoljeću i ranije), zahvaljujući istraživanjima nekih važnih fizičara svjetlost je bila poznata kao čestica, a ne kao valovi.
Jedan od fizičara na koje se Einstein oslanjao da bi izveo svoju teoriju bio je Max Planck. Ovaj je znanstvenik morao raditi na svim aspektima svjetlosti i definirao ih Maxwellovim jednadžbama. Problem koji nije mogao riješiti bio je zašto je svjetlost koja se projicirala na predmete stizala u malim skupinama energije.
Kad je Einstein uveo drugačiju teoriju u odnosu na ono na što je navikao, to je trebalo testirati. Zapravo su znali kroz Comptonov efekt da je istina da je hipoteza da se svjetlost sastoji od fotona.
Kasnije je, 1926 fizičar Gilbert Lewis promijeniti naziv kvanta svjetlosti po fotonu. Ova riječ potječe od grčke riječi za svjetlost, pa ju je savršeno opisati.
Dinamika i rad danas
Fotoni se mogu emitirati na više načina. Na primjer, ako se čestica ubrzava električnim nabojem, emisija joj je drugačija, budući da ima druge razine energije. Možemo ukloniti foton, čineći da svojim antičesticama nestane. Od otkrića ovih spomenutih znanstvenika, razumijevanje fotona se silno promijenilo.
Trenutno su zakoni fizike kvazisimetrični u prostoru i vremenu, tako da su sva istraživanja koja se provode na tim svjetlosnim česticama vrlo točna. Stoga, budući da su sva svojstva poznata vrlo detaljno, služe za mikroskopija visoke razlučivosti, fotokemija pa čak i za mjerenje udaljenosti između molekula.
Kao što vidite, razna istraživanja koja su provedena prije više od jednog stoljeća pomažu nam da danas nastavimo napredovati sa znanošću.