Cu siguranță ați auzit vreodată de fotoni. De multe ori se vorbește în domeniul chimiei și alteori în fizică, dar ceea ce este cu adevărat un foton? Este o particulă de lumină care se propagă în vid și se mișcă. Fotonul este cel care determină mișcarea radiației electromagnetice dintr-un punct în altul în diferitele moduri în care o putem vedea.
Nu ratați toate informațiile legate de foton. Explicăm în detaliu caracteristicile, descoperirile și progresele pe care le-au dat fotonii în știință. Vrei să afli mai multe?
Ce este un foton?
Acesta este ceva complex de explicat bine într-o singură propoziție, așa cum am făcut mai sus în introducere. Este o particulă elementară și primară, ca să spunem așa, capabil să se deplaseze printr-un vid, transportând toată radiația electromagnetică. Cuvântul foton provine din fotografie care înseamnă lumină. Adică, un foton este și lumină. Nu vorbim doar de radiații electromagnetice atunci când ne referim la razele ultraviolete dăunătoare, razele gamma din spațiu sau lumina infraroșie.
Trebuie amintit că în cadrul spectrului electromagnetic avem o zonă pe care o cunoaștem ca lumină vizibilă. Această zonă se mișcă între 400 și 700 nm și este ceea ce ne face să vedem întreaga gamă de culori între roșu și albastru.
După cum am mai spus, este foarte complex să definim cuvântul foton așa. De fapt, de cele mai multe ori acest termen este folosit zilnic, este folosit greșit. Ceea ce vom spune sigur este că este o particulă a cărei masă rămâne stabilă. Datorită acestei stabilități, este capabil să călătorească în vid cu o viteză constantă. Deși poate părea ireal sau direct din mânecă, fotonii pot fi analizați atât la nivel microscopic, cât și macroscopic. Adică, atunci când vedem o rază de lumină care intră printr-o fereastră, știm că fotonii trec acolo.
Mai mult, pe măsură ce călătorește printr-un vid care transportă radiații electromagnetice, o face în timp ce își păstrează toate proprietățile sale de undă și corpusculare. Și anume, este capabil să funcționeze ca și cum ar fi o undă. De exemplu, dacă facem o refracție pe o lentilă de ochelari, trecerea fotonilor este asimilată cu cea a unei unde. Când fotonul ajunge în cele din urmă la materie după ce a călătorit printr-un vid, va rămâne încă o particulă care își menține toată putere nealterat.
Proprietăți și descoperire
Dacă efectuăm experimentul cu un obiectiv, nu putem reflecta decât un foton pe parcursul întregului proces refractar. În timpul desfășurării experimentului, puteți vedea cum fotonul este capabil să acționeze ca o undă și să interfereze cu el însuși. Cu toate acestea, deși se comportă ca o undă, nu pierde caracteristicile care o fac o particulă. Adică are o poziție specifică și o cantitate de mișcare care poate fi cuantificată.
Putem măsura proprietățile pe care le are ca undă și ca particulă în același timp, deoarece fac parte din același fenomen. Acești fotoni nu pot fi localizați în spațiu.
Cu siguranță se gândesc că cine știe ce spun, pentru că totul pare foarte complicat. Să aflăm mai bine cum a fost descoperit fotonul pentru a clarifica câteva lucruri. După cum știm, Albert Einstein a fost un mare fizician (dacă nu chiar cel mai bun din toate timpurile) și și-a dedicat o parte din studii fotonilor. El a fost cel care a dat acestor particule un nume, pe care l-a numit cuantica luminii.
Acest lucru s-a întâmplat la începutul secolului al XX-lea. Einstein încerca să explice observațiile experimentale care nu se potriveau cu investigațiile care aveau asupra luminii. Și se crede că lumina acționa ca o undă electromagnetică și nu ca un flux de particule numite fotoni (deși la rândul lor aceștia se pot comporta ca unde).
Atunci Einstein ar putea redefini termenul cuantic al luminii și ar accepta că energia pe care o posedă lumina este total dependentă de frecvența sa. În plus, materia pe care se depune lumina și radiația electromagnetică transportată de fotoni sunt în echilibru termic (Prin urmare, lumina poate încălzi suprafețele și obiectele).
Fizicienii care au ajutat la descoperirea fotonului
Deoarece acest lucru nu este ceva ușor de analizat și investigat (și mai puțin cu tehnologia care a existat în secolul al XX-lea și mai devreme), datorită cercetărilor unor fizicieni importanți, lumina a fost cunoscută ca o particulă și nu ca unde.
Unul dintre fizicienii pe care s-a bazat Einstein pentru a-și deriva teoria a fost Max Planck. Acest om de știință a trebuit să lucreze la toate aspectele luminii și le-a definit prin ecuațiile lui Maxwell. Problema pe care nu a putut să o rezolve a fost de ce lumina care a fost proiectată asupra obiectelor a ajuns în grupuri mici de energie.
Când Einstein a introdus o teorie diferită cu ceea ce era obișnuit, a trebuit să fie verificată. Într-adevăr, ei știau prin efectul Compton că ipoteza că lumina era compusă din fotoni era adevărată.
Mai târziu, în 1926 fizicianul Gilbert Lewis schimbați denumirea de cuante de lumină per foton. Acest cuvânt provine din cuvântul grecesc pentru lumină, deci este perfect să-l descrie.
Dinamică și funcționare astăzi
Fotonii pot fi emiși în mai multe moduri. De exemplu, dacă o particulă este accelerată cu o încărcare electrică, emisia sa este diferită, deoarece are alte niveluri de energie. Putem elimina fotonul, făcându-l să dispară cu antiparticulele sale. De la descoperirea acestor oameni de știință menționați, înțelegerea fotonilor s-a schimbat enorm.
În prezent, legile fizicii sunt cvasimetrice în spațiu și timp, astfel încât toate studiile care se efectuează asupra acestor particule de lumină sunt foarte exacte. Prin urmare, deoarece toate proprietățile sunt cunoscute în detaliu, ele servesc pentru microscopie de înaltă rezoluție, fotochimie și chiar măsurarea distanțelor dintre molecule.
După cum puteți vedea, diverse studii care au fost efectuate în urmă cu mai bine de un secol ne ajută să continuăm să avansăm cu știința astăzi.