Chắc chắn bạn đã từng nghe nói về photon. Nhiều lần nó được nói đến trong lĩnh vực hóa học và những lần khác trong vật lý, nhưng điều gì thực sự là photon? Nó là một hạt ánh sáng truyền trong chân không và chuyển động. Đó là photon gây ra bức xạ điện từ di chuyển từ điểm này sang điểm khác theo những cách khác nhau mà chúng ta có thể nhìn thấy nó.
Đừng bỏ lỡ tất cả các thông tin liên quan về photon. Chúng tôi giải thích chi tiết các đặc điểm, khám phá và tiến bộ mà photon đã mang lại trong khoa học. Bạn muốn biết nhiều hơn?
Photon là gì?
Đây là một cái gì đó phức tạp để giải thích tốt trong một câu đơn lẻ như chúng tôi đã làm ở trên trong phần giới thiệu. Nó là một hạt cơ bản và nguyên thủy, có thể nói, có khả năng di chuyển trong chân không, vận chuyển tất cả các bức xạ điện từ. Từ photon bắt nguồn từ ảnh có nghĩa là ánh sáng. Đó là, một photon cũng là ánh sáng. Chúng ta không chỉ nói đến bức xạ điện từ khi chúng ta đề cập đến các tia cực tím có hại, tia gamma từ không gian, hoặc ánh sáng hồng ngoại.
Cần phải nhớ rằng trong phổ điện từ chúng ta có một vùng mà chúng ta gọi là ánh sáng khả kiến. Khu vực này di chuyển trong khoảng từ 400 đến 700 nm và là thứ khiến chúng ta nhìn thấy đầy đủ các màu giữa đỏ và xanh lam.
Như chúng ta đã nói trước đây, rất phức tạp để định nghĩa từ photon giống như vậy. Trong thực tế, hầu hết thời gian thuật ngữ này được sử dụng hàng ngày, nó bị sử dụng sai. Những gì chúng tôi sẽ nói chắc chắn là nó là một hạt có khối lượng vẫn ổn định. Nhờ sự ổn định này, nó có khả năng di chuyển trong chân không với tốc độ không đổi. Mặc dù nó có vẻ không thực hoặc nhìn thẳng ra ngoài, nhưng các photon có thể được phân tích ở cả cấp độ vi mô và vĩ mô. Nghĩa là, khi chúng ta nhìn thấy một tia sáng đi qua cửa sổ, chúng ta biết rằng các photon đang đi qua đó.
Hơn nữa, khi nó di chuyển trong chân không mang theo bức xạ điện từ, nó làm như vậy trong khi vẫn duy trì tất cả các đặc tính sóng và phân tử của nó. Cụ thể, nó có thể hoạt động như thể nó là một làn sóng. Ví dụ, nếu chúng ta tạo ra một khúc xạ trên một thấu kính đeo mắt, thì sự truyền đi của các photon sẽ được đồng hóa với sự truyền đi của một làn sóng. Khi photon cuối cùng tiếp cận vật chất sau khi đi qua chân không, nó sẽ còn lại một hạt nữa duy trì tất cả sức mạnh không thay đổi.
Thuộc tính và khám phá
Nếu chúng ta thực hiện thí nghiệm với một thấu kính, chúng ta chỉ có thể phản xạ một photon trong toàn bộ quá trình chịu lửa. Trong khi tiến hành thử nghiệm, bạn có thể thấy cách photon có thể hoạt động như một làn sóng và giao thoa với chính nó. Tuy nhiên, mặc dù nó hoạt động giống như một làn sóng, nhưng nó không làm mất đi các đặc tính khiến nó trở thành một hạt. Tức là nó có một vị trí cụ thể và một lượng chuyển động có thể định lượng được.
Chúng ta có thể đo các thuộc tính của nó như sóng và hạt cùng một lúc vì chúng là một phần của cùng một hiện tượng. Các photon này không thể định vị trong không gian.
Chắc chắn họ đang nghĩ rằng ai biết tôi đang nói gì, vì mọi thứ dường như rất phức tạp. Hãy cùng tìm hiểu rõ hơn về cách photon được phát hiện để làm sáng tỏ một vài điều. Như chúng ta đã biết, Albert Einstein là một nhà vật lý vĩ đại (nếu không phải là người giỏi nhất mọi thời đại) và ông đã dành một phần nghiên cứu của mình cho các hạt photon. Chính ông đã đặt cho những hạt này một cái tên, mà ông gọi là lượng tử ánh sáng.
Điều này đã xảy ra vào đầu thế kỷ XNUMX. Einstein đang cố gắng giải thích những quan sát thực nghiệm không phù hợp với những điều tra về ánh sáng. Và người ta cho rằng ánh sáng hoạt động như một sóng điện từ chứ không phải như một dòng hạt được gọi là photon (mặc dù chúng có thể hoạt động như sóng).
Sau đó, Einstein đã có thể định nghĩa lại thuật ngữ lượng tử ánh sáng và chấp nhận rằng năng lượng mà ánh sáng sở hữu hoàn toàn phụ thuộc vào tần số của nó. Ngoài ra, vật chất mà ánh sáng tích tụ và bức xạ điện từ do các photon mang đang ở trạng thái cân bằng nhiệt (Do đó, ánh sáng có thể làm nóng các bề mặt và vật thể).
Các nhà vật lý đã hỗ trợ phát hiện ra photon
Vì đây không phải là thứ dễ phân tích và điều tra (và ít hơn với công nghệ tồn tại trong thế kỷ XNUMX trở về trước), nên nhờ nghiên cứu của một số nhà vật lý quan trọng mà ánh sáng được biết đến như một hạt chứ không phải là sóng.
Một trong những nhà vật lý mà Einstein dựa vào để đưa ra lý thuyết của mình là Max Planck. Nhà khoa học này đã phải nghiên cứu mọi khía cạnh của ánh sáng và xác định chúng bằng phương trình Maxwell. Vấn đề mà ông không thể giải quyết là tại sao ánh sáng chiếu vào các vật thể lại tạo thành các nhóm năng lượng nhỏ.
Khi Einstein đưa ra một lý thuyết khác với lý thuyết mà ông đã quen thuộc, nó phải được thử nghiệm. Thật vậy, thông qua hiệu ứng Compton, họ biết rằng giả thuyết rằng ánh sáng bao gồm các photon là đúng.
Nó muộn hơn khi, vào năm 1926 nhà vật lý Gilbert Lewis thay đổi giá trị của lượng tử ánh sáng trên mỗi photon. Từ này xuất phát từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là ánh sáng, vì vậy nó là hoàn hảo để mô tả nó.
Động lực học và hoạt động ngày nay
Các photon có thể được phát ra theo nhiều cách. Ví dụ, nếu một hạt được gia tốc bằng điện tích, thì sự phát xạ của nó sẽ khác, vì nó có các mức năng lượng khác. Chúng tôi có thể loại bỏ photon, làm cho nó biến mất cùng với phản hạt của nó. Kể từ khi phát hiện ra những nhà khoa học nói trên, sự hiểu biết về các photon đã thay đổi rất nhiều.
Hiện nay, các định luật vật lý là bán đối xứng trong không gian và thời gian, vì vậy tất cả các nghiên cứu được thực hiện trên các hạt ánh sáng này là rất chính xác. Do đó, vì tất cả các thuộc tính đều được biết rất chi tiết, chúng phục vụ cho kính hiển vi độ phân giải cao, quang hóa và thậm chí cho phép đo khoảng cách giữa các phân tử.
Như bạn có thể thấy, nhiều nghiên cứu khác nhau đã được tiến hành hơn một thế kỷ trước giúp chúng ta tiếp tục phát triển khoa học ngày nay.