โฟตอน สิ่งที่คุณต้องรู้

แน่นอนคุณเคยได้ยินเกี่ยวกับโฟตอน หลายครั้งมีการพูดในสาขาเคมีและครั้งอื่น ๆ ในวิชาฟิสิกส์ แต่จริงๆแล้วก โฟตอนเหรอ? เป็นอนุภาคของแสงที่แพร่กระจายในสุญญากาศและเคลื่อนที่ เป็นโฟตอนที่ทำให้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในรูปแบบต่างๆที่เราสามารถมองเห็นได้

อย่าพลาดข้อมูลที่เกี่ยวข้องทั้งหมดเกี่ยวกับโฟตอน เราอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับลักษณะการค้นพบและความก้าวหน้าที่โฟตอนมอบให้ในทางวิทยาศาสตร์ คุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมหรือไม่?

โฟตอนคืออะไร?

นี่เป็นสิ่งที่ซับซ้อนที่จะอธิบายได้ดีในประโยคเดียวดังที่เราได้กล่าวไว้ข้างต้นในบทนำ มันเป็นอนุภาคระดับประถมศึกษาและระดับปฐมภูมิดังนั้นที่จะพูด สามารถเคลื่อนที่ผ่านสูญญากาศขนส่งรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด. คำว่าโฟตอนมาจากภาพถ่ายซึ่งหมายถึงแสง นั่นคือโฟตอนก็เบาเช่นกัน เราไม่เพียงพูดถึงรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเราอ้างถึงรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายรังสีแกมมาจากอวกาศหรือแสงอินฟราเรด

ต้องจำไว้ว่าภายในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า เรามีพื้นที่ที่เรารู้ว่าเป็นแสงที่มองเห็นได้ พื้นที่นี้เคลื่อนที่ระหว่าง 400 ถึง 700 นาโนเมตรและเป็นสิ่งที่ทำให้เราเห็นช่วงสีทั้งหมดระหว่างสีแดงและสีน้ำเงิน

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วการนิยามคำว่าโฟตอนเป็นเรื่องที่ซับซ้อนมาก ในความเป็นจริงเวลาส่วนใหญ่ใช้คำนี้ในชีวิตประจำวันและใช้ในทางที่ผิด สิ่งที่เราจะพูดแน่นอนก็คือ อนุภาคที่มีมวลคงที่. ด้วยความเสถียรนี้ทำให้สามารถเดินทางในสุญญากาศด้วยความเร็วคงที่ แม้ว่ามันจะดูเหมือนไม่จริงหรือตรงออกมาจากแขนเสื้อของคุณ แต่โฟตอนสามารถวิเคราะห์ได้ทั้งในระดับกล้องจุลทรรศน์และระดับมหภาค นั่นคือเมื่อเราเห็นแสงที่ส่องผ่านหน้าต่างเราจะรู้ว่าโฟตอนกำลังผ่านตรงนั้น

ยิ่งไปกว่านั้นในขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านสูญญากาศที่มีการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามันจะทำเช่นนั้นในขณะที่รักษาคุณสมบัติของคลื่นและกล้ามเนื้อ ได้แก่ มันสามารถทำงานได้ราวกับว่ามันเป็นคลื่น ตัวอย่างเช่นถ้าเราทำการหักเหของเลนส์แว่นตาการผ่านของโฟตอนจะถูกดูดกลืนไปกับคลื่น เมื่อโฟตอนไปถึงสสารในที่สุดหลังจากเดินทางผ่านสุญญากาศมันจะยังคงเป็นอนุภาคอีกชนิดหนึ่งที่คงสภาพทั้งหมดไว้ อำนาจ ไม่เปลี่ยนแปลง

คุณสมบัติและการค้นพบ

หากเราทำการทดลองกับเลนส์เราสามารถสะท้อนโฟตอนได้เพียงหนึ่งโฟตอนเท่านั้นในระหว่างกระบวนการทนไฟทั้งหมด ขณะทำการทดลองคุณสามารถดูวิธีการได้ โฟตอนสามารถทำหน้าที่เป็นคลื่นและรบกวนตัวมันเอง. อย่างไรก็ตามแม้ว่ามันจะมีพฤติกรรมเหมือนคลื่น แต่ก็ไม่สูญเสียลักษณะที่ทำให้มันเป็นอนุภาค นั่นคือมันมีตำแหน่งเฉพาะและปริมาณของการเคลื่อนไหวที่สามารถหาปริมาณได้

เราสามารถวัดคุณสมบัติของมันเป็นคลื่นและเป็นอนุภาคได้ในเวลาเดียวกันเนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของปรากฏการณ์เดียวกัน โฟตอนเหล่านี้ไม่สามารถอยู่ในอวกาศได้

แน่นอนพวกเขาคิดว่าใครจะรู้ว่าฉันพูดอะไรเพราะทุกอย่างดูซับซ้อนมาก เรามาทำความรู้จักกับโฟตอนกันดีกว่าว่ามีการค้นพบโฟตอนเพื่อชี้แจงบางสิ่งได้อย่างไร อย่างที่เราทราบอัลเบิร์ตไอน์สไตน์เป็นนักฟิสิกส์ที่ยอดเยี่ยม (ถ้าไม่ใช่คนที่เก่งที่สุดตลอดกาล) และเขาอุทิศส่วนหนึ่งของการศึกษาให้กับโฟตอน เขาเป็นคนตั้งชื่ออนุภาคเหล่านี้ซึ่งเขาเรียกว่าควอนตัมแห่งแสง.

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ XNUMX ไอน์สไตน์พยายามอธิบายการสังเกตการทดลองที่ไม่สอดคล้องกับการสืบสวนที่มีแสง และคิดว่าแสงทำหน้าที่เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและไม่ใช่การไหลของอนุภาคที่เรียกว่าโฟตอน (แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะสามารถทำงานเป็นคลื่นได้ก็ตาม)

เมื่อถึงเวลานั้นไอน์สไตน์สามารถนิยามคำว่าควอนตัมของแสงใหม่ได้และยอมรับว่าพลังงานที่แสงมีอยู่นั้นขึ้นอยู่กับความถี่ของมันโดยสิ้นเชิง นอกจากนี้เรื่องที่แสงถูกสะสมและการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถ่ายโดยโฟตอน อยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อน (ดังนั้นแสงสามารถทำให้พื้นผิวและวัตถุร้อนขึ้นได้)

นักฟิสิกส์ที่ช่วยในการค้นพบโฟตอน

เนื่องจากนี่ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะวิเคราะห์และตรวจสอบ (และน้อยกว่าด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ในศตวรรษที่ยี่สิบและก่อนหน้านี้) จึงต้องขอบคุณการวิจัยของนักฟิสิกส์ที่สำคัญบางคนทำให้แสงเป็นที่รู้จักกันในนามอนุภาคไม่ใช่คลื่น

นักฟิสิกส์คนหนึ่งที่ไอน์สไตน์อาศัยทฤษฎีของเขาคือมักซ์พลังค์ นักวิทยาศาสตร์คนนี้ต้องทำงานในทุกด้านของแสงและ กำหนดโดยสมการของ Maxwell. ปัญหาที่เขาแก้ไม่ได้คือทำไมแสงที่ฉายบนวัตถุถึงมาเป็นกลุ่มพลังงานเล็ก ๆ

เมื่อไอน์สไตน์แนะนำทฤษฎีอื่นที่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่เขาคุ้นเคยก็จะต้องมีการทดสอบ พวกเขารู้ผ่านเอฟเฟกต์คอมป์ตันว่าสมมติฐานที่ว่าแสงประกอบด้วยโฟตอนเป็นความจริง

ต่อมาเมื่อในปีพ. ศ. 1926 นักฟิสิกส์ Gilbert Lewis เปลี่ยนนิกายของควอนตาของแสงต่อโฟตอน คำนี้มาจากคำภาษากรีกสำหรับแสงดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งที่จะอธิบาย

พลวัตและการดำเนินการวันนี้

โฟตอนสามารถปล่อยออกมาได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่นถ้าอนุภาคถูกเร่งด้วยประจุไฟฟ้าการปล่อยของมันจะแตกต่างกันเนื่องจากมีระดับพลังงานอื่น เราสามารถลบโฟตอน ทำให้มันหายไปพร้อมกับแอนติบอดี. นับตั้งแต่การค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ดังกล่าวความเข้าใจเกี่ยวกับโฟตอนได้เปลี่ยนไปอย่างมาก

ในปัจจุบันกฎของฟิสิกส์เป็นเสมือนสมมาตรในอวกาศและเวลาดังนั้นการศึกษาทั้งหมดที่ดำเนินการกับอนุภาคแสงเหล่านี้จึงมีความแน่นอนมาก ดังนั้นเนื่องจากคุณสมบัติทั้งหมดเป็นที่รู้จักในรายละเอียดมากจึงให้บริการสำหรับ กล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูงโฟโตเคมี และแม้กระทั่งสำหรับ การวัดระยะห่างระหว่างโมเลกุล.

อย่างที่คุณเห็นการศึกษาต่างๆที่ดำเนินการมากว่าศตวรรษที่แล้วช่วยให้เราก้าวหน้าต่อไปกับวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน