Pasti anda pernah mendengar foton. Sering kali ia digunakan dalam bidang kimia dan lain-lain dalam bidang fizik tetapi apa sebenarnya foton? Ia adalah zarah cahaya yang menyebar dalam ruang hampa dan bergerak. Foton inilah yang menyebabkan sinaran elektromagnetik bergerak dari satu titik ke titik yang lain dengan cara yang berbeza di mana kita dapat melihatnya.
Jangan terlepas semua maklumat berkaitan foton. Kami menerangkan secara terperinci ciri, penemuan dan kemajuan yang telah diberikan oleh foton dalam sains. Anda ingin mengetahui lebih lanjut?
Apa itu foton?
Ini adalah sesuatu yang kompleks untuk dijelaskan dengan baik dalam satu ayat seperti yang telah kita lakukan di atas dalam pendahuluan. Ini adalah zarah dasar dan primer, sehingga boleh dikatakan, mampu bergerak melalui vakum, mengangkut semua sinaran elektromagnetik. Perkataan foton berasal dari foto yang bermaksud cahaya. Iaitu, foton juga ringan. Kami tidak hanya membincangkan sinaran elektromagnetik ketika merujuk kepada sinar ultraviolet berbahaya, sinar gamma dari angkasa atau cahaya inframerah.
Perlu diingat bahawa dalam spektrum elektromagnetik kita mempunyai kawasan yang kita kenal sebagai cahaya yang dapat dilihat. Kawasan ini bergerak antara 400 dan 700 nm dan inilah yang membuat kita melihat pelbagai warna antara merah dan biru.
Seperti yang telah kita katakan sebelumnya, sangat kompleks untuk menentukan perkataan foton begitu sahaja. Sebenarnya, kebanyakan masa istilah ini digunakan setiap hari, ia disalahgunakan. Apa yang pasti kita akan katakan adalah betul zarah yang jisimnya tetap stabil. Berkat kestabilan ini, ia mampu bergerak dalam keadaan hampa dengan kelajuan tetap. Walaupun kelihatan tidak nyata atau langsung dari lengan, foton dapat dianalisis pada tahap mikroskopik dan makroskopik. Maksudnya, ketika kita melihat sinar cahaya masuk melalui tingkap, kita tahu bahawa foton melewati sana.
Selanjutnya, ketika melalui vakum yang membawa sinaran elektromagnetik, ia melakukannya sambil mengekalkan semua sifat gelombang dan korpuskularnya. Yaitu, ia dapat berfungsi seolah-olah gelombang. Sebagai contoh, jika kita melakukan pembiasan pada lensa cermin mata, bahagian foton diasimilasikan dengan gelombang. Apabila foton akhirnya mencapai jirim setelah melalui ruang hampa, ia akan tetap menjadi satu lagi zarah yang mengekalkan semua zatnya kuasa tidak berubah.
Sifat dan penemuan
Sekiranya kita menjalankan eksperimen dengan lensa, kita hanya dapat memantulkan satu foton selama keseluruhan proses tahan api. Semasa menjalankan eksperimen, anda dapat melihat caranya foton mampu bertindak sebagai gelombang dan mengganggu dirinya sendiri. Namun, walaupun berperilaku seperti gelombang, ia tidak kehilangan ciri-ciri yang menjadikannya zarah. Artinya, ia mempunyai kedudukan tertentu dan kuantiti pergerakan yang dapat diukur.
Kita dapat mengukur sifat-sifatnya sebagai gelombang dan sebagai zarah pada masa yang sama kerana ia adalah sebahagian daripada fenomena yang sama. Foton ini tidak boleh terletak di angkasa.
Pasti mereka berfikir bahawa siapa yang tahu apa yang saya katakan, kerana semuanya nampak sangat rumit. Mari ketahui dengan lebih baik bagaimana foton itu dijumpai untuk menjelaskan beberapa perkara. Seperti yang kita ketahui, Albert Einstein adalah seorang ahli fizik yang hebat (jika bukan yang terbaik sepanjang masa) dan dia menumpukan sebahagian pelajarannya untuk foton. Dialah yang memberi nama zarah-zarah ini, yang disebutnya kuantum cahaya.
Ini berlaku pada awal abad ke-XNUMX. Einstein cuba menjelaskan pemerhatian eksperimen yang tidak sesuai dengan penyelidikan yang terdapat pada cahaya tersebut. Dan difikirkan bahawa cahaya bertindak sebagai gelombang elektromagnetik dan bukan sebagai aliran zarah yang disebut foton (walaupun ini pada gilirannya dapat berperilaku sebagai gelombang).
Pada masa itulah Einstein dapat mentakrifkan semula istilah kuantum cahaya dan menerima bahawa tenaga yang dimiliki cahaya sangat bergantung pada frekuensinya. Di samping itu, perkara di mana cahaya disimpan dan sinaran elektromagnetik dibawa oleh foton berada dalam keseimbangan terma (Oleh itu, cahaya dapat memanaskan permukaan dan objek).
Ahli fizik yang telah membantu dalam penemuan foton
Oleh kerana ini bukanlah sesuatu yang mudah untuk dianalisis dan diselidiki (dan lebih sedikit lagi dengan teknologi yang ada pada abad kedua puluh dan sebelumnya), itu adalah berkat kajian beberapa ahli fizik penting bahawa cahaya dikenali sebagai zarah dan bukan sebagai gelombang.
Salah seorang ahli fizik yang menjadi sandaran Einstein untuk mendapatkan teorinya ialah Max Planck. Ahli sains ini terpaksa mengusahakan semua aspek cahaya dan menentukannya dengan persamaan Maxwell. Masalah yang tidak dapat diselesaikannya adalah mengapa cahaya yang diproyeksikan pada objek tiba dalam sekelompok kecil tenaga.
Ketika Einstein memperkenalkan teori yang berbeda sehubungan dengan apa yang dia biasa, itu harus diuji. Memang, mereka tahu melalui kesan Compton bahawa hipotesis bahawa cahaya terdiri daripada foton adalah benar.
Ia kemudian ketika, pada tahun 1926 ahli fizik Gilbert Lewis ubah denominasi kuanta cahaya per foton. Perkataan ini berasal dari kata Yunani untuk cahaya, jadi sangat sesuai untuk menerangkannya.
Dinamika dan operasi hari ini
Foton boleh dipancarkan dengan pelbagai cara. Sebagai contoh, jika zarah dipercepat dengan muatan elektrik, pelepasannya berbeza, kerana mempunyai tahap tenaga yang lain. Kita boleh mengeluarkan foton, menjadikannya hilang dengan antipartikelnya. Sejak penemuan para saintis tersebut, pemahaman tentang foton telah banyak berubah.
Pada masa ini, undang-undang fizik semu simetrik dalam ruang dan waktu, jadi semua kajian yang dilakukan pada partikel cahaya ini sangat tepat. Oleh itu, kerana semua sifat dikenali dengan terperinci, mereka berfungsi untuk mikroskopi resolusi tinggi, fotokimia dan bahkan untuk pengukuran jarak antara molekul.
Seperti yang anda lihat, pelbagai kajian yang dilakukan lebih dari satu abad yang lalu membantu kita untuk terus maju dengan sains hari ini.