Напевно ви коли-небудь чули про фотони. Багато разів про це говорять у галузі хімії, а інколи - у фізиці, але що насправді є фотон? Це частинка світла, яка поширюється у вакуумі і рухається. Саме фотон змушує електромагнітне випромінювання переміщатися з однієї точки в іншу різними способами, якими ми можемо його бачити.
Не пропустіть всю відповідну інформацію про фотон. Ми детально пояснюємо характеристики, відкриття та досягнення, які фотони дали в науці. Ви хочете знати більше?
Що таке фотон?
Це щось складне, щоб добре пояснити одним реченням, як ми це робили вище у вступі. Це елементарна і первинна частинка, так би мовити, здатний рухатися через вакуум, передаючи все електромагнітне випромінювання. Слово фотон походить від фото, що означає світло. Тобто фотон - це теж світло. Ми говоримо не лише про електромагнітне випромінювання, коли маємо на увазі шкідливі ультрафіолетові промені, гамма-промені з космосу або інфрачервоне світло.
Слід пам'ятати, що всередині електромагнітного спектра ми маємо область, яку ми знаємо як видиме світло. Ця область рухається між 400 і 700 нм і саме завдяки цьому ми бачимо повний діапазон кольорів між червоним та синім.
Як ми вже говорили раніше, дуже складно визначити слово фотон просто так. Насправді, більшу частину часу цей термін використовується щодня, він використовується неправильно. Що ми точно скажемо, це так частинка, маса якої залишається стабільною. Завдяки цій стійкості він здатний рухатися у вакуумі з постійною швидкістю. Хоча це може здатися нереальним або прямо з рукава, фотони можуть бути проаналізовані як на мікроскопічному, так і на макроскопічному рівнях. Тобто, коли ми бачимо промінь світла, що входить через вікно, ми знаємо, що там проходять фотони.
Крім того, проходячи через вакуум, що несе електромагнітне випромінювання, він робить це, зберігаючи всі свої хвильові та корпускулярні властивості. А саме він здатний функціонувати так, ніби це хвиля. Наприклад, якщо ми проводимо заломлення на окулярній лінзі, проходження фотонів асимілюється до проходження хвилі. Коли фотон нарешті досягне речовини після подорожі через вакуум, він залишиться ще однією частинкою, яка зберігає все своє потужність без змін.
Властивості та відкриття
Якщо ми проводимо експеримент з лінзою, ми можемо відобразити лише один фотон протягом усього вогнетривкого процесу. Проводячи експеримент, ви бачите, як фотон здатний діяти як хвиля і втручатися в себе. Однак, хоча він поводиться як хвиля, він не втрачає характеристик, що роблять його частинкою. Тобто він має конкретне положення та кількість руху, які можна кількісно визначити.
Ми можемо одночасно виміряти властивості, які він має як хвилю і як частинку, оскільки вони є частиною одного явища. Ці фотони не можуть бути розташовані в просторі.
Напевно вони думають, що хто знає, що я кажу, бо все здається дуже складним. Давайте ближче дізнаємось, як був виявлений фотон, щоб прояснити кілька речей. Як ми знаємо, Альберт Ейнштейн був чудовим фізиком (якщо не найкращим за всі часи), і він присвятив частину своїх досліджень фотонам. Саме він дав цим частинкам назву, яку назвав квантом світла.
Це сталося на початку XNUMX століття. Ейнштейн намагався пояснити експериментальні спостереження, які не відповідали дослідженню світла. І вважалося, що світло діє як електромагнітна хвиля, а не як потік частинок, які називаються фотонами (хоча вони, в свою чергу, можуть поводитися як хвилі).
Саме тоді Ейнштейн зміг перевизначити термін квант світла і визнати, що енергія, якою володіє світло, повністю залежить від його частоти. Крім того, речовина, на якій осідає світло, і електромагнітне випромінювання, яке несуть фотони знаходяться в тепловій рівновазі (Отже, світло може нагрівати поверхні та предмети).
Фізики, які допомагали у відкритті фотона
Оскільки аналізувати та досліджувати це не так просто (і тим менше за допомогою технологій, що існували у ХХ столітті та раніше), саме завдяки дослідженням деяких важливих фізиків світло було відоме як частинка, а не як хвиля.
Одним із фізиків, на яких Ейнштейн спирався, щоб вивести свою теорію, був Макс Планк. Цьому вченому довелося працювати над усіма аспектами світла і визначав їх рівняннями Максвелла. Проблема, яку він не міг вирішити, полягала в тому, чому світло, яке проектувалось на предмети, надходило невеликими групами енергії.
Коли Ейнштейн ввів іншу теорію щодо того, до чого звик, її довелося перевірити. Дійсно, завдяки ефекту Комптона вони знали, що гіпотеза про те, що світло складається з фотонів, відповідає дійсності.
Це пізніше, коли, у 1926р фізик Гілберт Льюїс змінити номінал квантів світла на один фотон. Це слово походить від грецького слова світло, тому ідеально його описати.
Динаміка та експлуатація сьогодні
Фотони можуть випромінюватися різними способами. Наприклад, якщо частинка прискорюється електричним зарядом, її випромінювання відрізняється, оскільки вона має інші рівні енергії. Ми можемо видалити фотон, змушуючи його зникати разом зі своєю античастинкою. З часу відкриття цих згаданих вчених розуміння фотонів надзвичайно змінилося.
В даний час закони фізики є квазісиметричними в просторі та часі, тому всі дослідження, які проводяться на цих частинках світла, є дуже точними. Тому, оскільки всі властивості відомі дуже докладно, вони служать для мікроскопія з високою роздільною здатністю, фотохімія і навіть за вимірювання відстаней між молекулами.
Як бачите, різні дослідження, проведені більше століття тому, допомагають нам продовжувати розвиватися науку і сьогодні.