Hvad er fotoner?

Sekund Isaac Newton (1643-1727) var lys sammensat af korpuskulære partikler, små kugler, der kolliderede med overflader og led refleksion og refraktion. År senere med studierne af elektromagnetisme og bidrag fra James Maxwell (1831-1879) blev lys defineret som en elektromagnetisk bølge, det vil sige en kombination af elektriske felter og magnetisk variabler, der formerer sig i rummet.

Når en størrelse kun findes i heltalsmultipler af en elementær størrelse (kaldet kvante), siges det at være kvantiseret. I det 20. århundrede Albert Einstein (1879-1955) foreslog, at elektromagnetisk stråling skulle kvantiseres, og at den elementære størrelse, der definerede lys, var foton.

Bølge eller partikel?

Under alle omstændigheder er lys en type bølge eller et virvar af partikler, der formerer sig i rummet? Svaret på dette spørgsmål er spændende. Lys er både en bølge og en partikel. DET bølge-partikel dualitet af lys viser os denne dobbelte adfærd.

Lys gennemgår fænomener som brydning, spredning og polarisering

, karakteristisk for bølgerne. Men for at forstå fotoelektrisk effektfor eksempel skal det betragtes som, at det er sammensat af kaldte partikler fotoner.

fotoner

Du fotoner er de partikler, der udgør lys og kan defineres som små "pakker", der bærer energien indeholdt i elektromagnetisk stråling. Ifølge Einstein skal et foton have et fast mængde energi, defineret af følgende ligning:

I denne ligning OG er energien, der hører til fotonet, f er frekvensen af ​​elektromagnetisk stråling (Hz) og H og Planck er konstant, som har en værdi på 6,63 x 10 ^{– 34}J.s eller 4,14 x 10 ^{– 15} eV.s.

Ifølge denne definition svarer den mindste mængde energi, som en elektromagnetisk bølge skal have, til produktet h.f, og enhver energiværdi for en elektromagnetisk stråling skal være et heltal multiple af dette produkt.

Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)

fotonmasse

Ifølge Einstein afhænger energien af ​​et objekt af et forhold mellem dets masse og dets hastighed.

I ligningen ovenfor, OG er energien akkumuleret af en krop, m er massen af ​​elementet og ç er lysets hastighed. Ved at ligne denne ligning med den, der definerer en fotones energi, kan vi definere dens masse. Dette element har ingen hvilemasse, det vil sige, det vil ikke have masse, hvis det er i ro.

Fotoner har fart

Når en foton interagerer med stof, sker der energioverførsel, så det kan defineres, at dette element har lineær bevægelse (p), også kaldet mængde bevægelse.

I ligningen ovenfor, P er fotonens bevægelsesmængde, H er Plancks konstant (6,63 x 10 ^{– 34}J.s eller 4,14 x 10 ^{– 15} eV.s) og λ er bølgelængden af ​​elektromagnetisk stråling.

Fotoner i hverdagen

Nogle daglige teknologier fungerer ud fra interaktion med fotoner. På lamper at lyset alene er forbundet til en enhed kaldet en solcellecelle. Dette udstyr frigiver elektroner, når de modtager de fotoner, der udgør sollys. At elektrisk strømNår det passerer gennem en spole, genererer det et magnetfelt, der opretholder kredsløb åben. I løbet af natten, med mangel på sollys, afbrydes strømmen af ​​elektroner, hvilket får kredsløbet til at lukke og tænde lampen.

En anden applikation er enheden kaldet et fotometer. Dette udstyr er meget brugt af fotografer og er en lysmåler, der bestemmer intensiteten af ​​en lyskilde gennem fotonmodtagelse.

Af Joab Silas
Uddannet i fysik

Vil du henvise til denne tekst i et skole- eller akademisk arbejde? Se:

JUNIOR, Joab Silas da Silva. "Hvad er fotoner?"; Brasilien skole. Tilgængelig i: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-fotons.htm. Adgang til 27. juni 2021.