Me siguri keni dëgjuar ndonjëherë për fotone. Shumë herë flitet në fushën e kimisë dhe herë të tjera në fizikë, por çfarë është në të vërtetë a fotoni? Isshtë një grimcë drite që përhapet në vakum dhe lëviz. Photshtë fotoni që bën që rrezatimi elektromagnetik të lëvizë nga një pikë në tjetrën në mënyra të ndryshme në të cilat ne mund ta shohim atë.
Mos humbisni të gjithë informacionin e lidhur me fotonin. Ne shpjegojmë në detaje karakteristikat, zbulimet dhe përparimet që fotonet kanë dhënë në shkencë. Ju doni të dini më shumë?
Çfarë është fotoni?
Kjo është diçka komplekse për ta shpjeguar mirë në një fjali të vetme siç kemi bërë më lart në hyrje. Isshtë një grimcë elementare dhe primare, për të thënë kështu, të aftë për të lëvizur përmes një vakumi, duke transportuar të gjithë rrezatimin elektromagnetik. Fjala foton vjen nga foto që do të thotë dritë. Kjo është, një foton është gjithashtu e lehtë. Ne nuk po flasim vetëm për rrezatimin elektromagnetik kur i referohemi rrezeve të dëmshme ultraviolet, rrezeve gama nga hapësira ose dritës infra të kuqe.
Duhet të mbahet mend se brenda spektrit elektromagnetik kemi një zonë që e njohim si dritë të dukshme. Kjo zonë lëviz midis 400 dhe 700 nm dhe është ajo që na bën të shohim gamën e plotë të ngjyrave midis të kuqes dhe blusë.
Siç kemi thënë më parë, është shumë komplekse të përcaktohet fjala foton ashtu. Në fakt, shumicën e kohës ky term përdoret çdo ditë, keqpërdoret. Ajo që do të themi me siguri është se është një grimcë masa e së cilës mbetet e qëndrueshme. Falë kësaj qëndrueshmërie, ajo është e aftë të udhëtojë në vakum me një shpejtësi konstante. Megjithëse duket joreale ose e drejtpërdrejtë nga mënga juaj, fotonet mund të analizohen në të dy nivelet mikroskopike dhe makroskopike. Kjo do të thotë, kur shohim një rreze drite që hyn nga një dritare, ne e dimë që fotonet po kalojnë atje.
Për më tepër, ndërsa udhëton nëpër një vakum që mbart rrezatim elektromagnetik, e bën këtë duke ruajtur të gjitha vetitë e tij të valës dhe korpuskulare. Domethënë, është në gjendje të funksionojë sikur të ishte një valë. Për shembull, nëse kryejmë një thyerje në një lente të spektaklit, kalimi i fotoneve asimilohet me atë të një vale. Kur fotoni më në fund arrin materien pasi të kalojë nëpër një vakum, ai do të mbetet një grimcë më shumë që i ruan të gjitha pushtet i pandryshuar
Karakteristikat dhe zbulimi
Nëse e kryejmë eksperimentin me një lente, mund të pasqyrojmë vetëm një foton gjatë gjithë procesit zjarrdurues. Ndërsa kryeni eksperimentin, ju mund të shihni se si fotoni është në gjendje të veprojë si një valë dhe të ndërhyjë në vetvete. Sidoqoftë, megjithëse sillet si valë, nuk i humb karakteristikat që e bëjnë atë një grimcë. Kjo do të thotë, ajo ka një pozicion specifik dhe një sasi lëvizjeje që mund të përcaktohet.
Mund të masim vetitë që ajo ka si valë dhe si grimcë në të njëjtën kohë pasi ato janë pjesë e të njëjtit fenomen. Këto fotone nuk mund të vendosen në hapësirë.
Me siguri ata po mendojnë se kush e di se çfarë po them, sepse gjithçka duket shumë e komplikuar. Le të njohim më mirë se si u zbulua fotoni për të sqaruar disa gjëra. Siç e dimë, Albert Einstein ishte një fizikan i shkëlqyeshëm (nëse jo më i miri i të gjitha kohërave) dhe një pjesë të studimeve të tij ia kushtoi fotoneve. Ishte ai që u dha këtyre grimcave një emër, të cilin ai e quajti kuanti i dritës.
Kjo ndodhi në fillim të shekullit të XNUMX-të. Ajnshtajni po përpiqej të shpjegonte vëzhgimet eksperimentale që nuk përputheshin me hetimet që kishin për dritën. Dhe është se drita mendohej se vepronte si një valë elektromagnetike dhe jo si një rrjedhë e grimcave të quajtura fotone (megjithëse këto nga ana tjetër mund të sillen si valë).
Thenshtë atëherë që Ajnshtajni ishte në gjendje të ripërcaktojë termin kuantik i dritës dhe të pranojë që energjia që zotëron drita është plotësisht e varur nga frekuenca e saj. Përveç kësaj, materia në të cilën depozitohet drita dhe rrezatimi elektromagnetik që bartin fotonet janë në ekuilibër termik (Prandaj, drita mund të ngrohë sipërfaqet dhe objektet).
Fizikanët që kanë ndihmuar në zbulimin e fotonit
Meqenëse kjo nuk është diçka e lehtë për t’u analizuar dhe hetuar (dhe më pak me teknologjinë që ekzistonte në shekullin XX dhe më herët), ishte falë hulumtimit të disa fizikanëve të rëndësishëm që drita njihej si grimcë dhe jo si valë.
Një nga fizikantët tek i cili Ajnshtajni u mbështet për të nxjerrë teorinë e tij ishte Max Planck. Ky shkencëtar duhej të punonte në të gjitha aspektet e dritës dhe i përcaktoi ato nga ekuacionet e Maksuellit. Problemi që ai nuk mund ta zgjidhte ishte pse drita që projektohej në objekte mbërrinte në grupe të vogla energjie.
Kur Ajnshtajni prezantoi një teori të ndryshme në lidhje me atë që ishte mësuar, ajo duhej të verifikohej. Në të vërtetë, ata e dinin përmes efektit Compton se hipoteza që drita përbëhej nga fotone ishte e vërtetë.
Latershtë më vonë kur, në 1926 fizikanti Gilbert Lewis të ndryshojë emërtimin e kuantës së dritës për foton. Kjo fjalë vjen nga fjala greke për dritë, prandaj është e përsosur ta përshkruajmë atë.
Dinamika dhe funksionimi sot
Fotonet mund të emetohen në shumë mënyra. Për shembull, nëse një grimcë përshpejtohet me një ngarkesë elektrike, emetimi i saj është i ndryshëm, pasi ajo ka nivele të tjera energjie. Ne mund të heqim fotonin, duke e bërë atë të zhduket me anti-grimcën e saj. Që nga zbulimi i këtyre shkencëtarëve të lartpërmendur, të kuptuarit e fotoneve ka ndryshuar jashtëzakonisht shumë.
Aktualisht, ligjet e fizikës janë pothuajse simetrike në hapësirë dhe kohë, kështu që të gjitha studimet që kryhen në këto grimca drite janë shumë të sakta. Prandaj, meqenëse të gjitha pronat njihen me shumë detaje, ato shërbejnë për mikroskopi me rezolucion të lartë, fotokimi dhe madje edhe për matja e distancave ndërmjet molekulave.
Siç mund ta shihni, studime të ndryshme të kryera më shumë se një shekull më parë na ndihmojnë të vazhdojmë të përparojmë me shkencën edhe sot.