Was sind Photonen?

Zweite Isaac Newton (1643-1727) bestand Licht aus korpuskularen Partikeln, kleinen Kugeln, die mit Oberflächen kollidierten und Reflexionen und Brechungen erlitten. Jahre später mit dem Studium von Elektromagnetismus und die Beiträge von James Maxwell (1831-1879), Licht wurde definiert als a Elektromagnetische Welle, das heißt eine Kombination aus elektrische Felder und magnetisch Variablen, die sich im Raum ausbreiten.

Wenn eine Größe nur in ganzzahligen Vielfachen einer Elementargröße (genannt Quanten), heißt es quantisiert. Im 20. Jahrhundert, Albert Einstein (1879-1955) schlug vor, elektromagnetische Strahlung zu quantisieren und die elementare Größe, die Licht definiert, sei das Photon.

Welle oder Teilchen?

Ist Licht überhaupt eine Art Welle oder ein Gewirr von Teilchen, die sich im Weltraum ausbreiten? Die Antwort auf diese Frage ist faszinierend. Licht ist sowohl eine Welle als auch ein Teilchen. DAS Welle-Teilchen-Dualität des Lichts zeigt uns dieses doppelte Verhalten.

Licht erfährt Phänomene wie

Brechung, Zerstreuung und Polarisation, charakteristisch für die Wellen. Um dies jedoch zu verstehen photoelektrischer Effekt, zum Beispiel muss berücksichtigt werden, dass es aus Teilchen namens. besteht Photonen.

Photonen

Sie Photonen sind die Teilchen, aus denen Licht besteht, und können als kleine „Pakete“ definiert werden, die die in der elektromagnetischen Strahlung enthaltene Energie tragen. Ein Photon muss nach Einstein a feste Energiemenge, definiert durch die folgende Gleichung:

In dieser Gleichung ist UND ist die zum Photon gehörende Energie, f ist die Frequenz der elektromagnetischen Strahlung (Hz) und H und der Plancksche Konstante, die einen Wert von 6,63 x 10. hat ^{– 34}J.s oder 4,14 x 10 ^{– 15} eV.s.

Nach dieser Definition entspricht die minimale Energiemenge, die eine elektromagnetische Welle haben muss, dem Produkt h.f., und jeder Energiewert für eine elektromagnetische Strahlung muss ein ganzzahliges Vielfaches dieses Produkts sein.

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Photonenmasse

Nach Einstein hängt die Energie eines Objekts von einer Beziehung zwischen seiner Masse und seiner Geschwindigkeit ab.

In der obigen Gleichung gilt UND ist die von einem Körper angesammelte Energie, ich ist die Masse des Elements und ç ist die Lichtgeschwindigkeit. Indem wir diese Gleichung mit der Gleichung gleichsetzen, die die Energie eines Photons definiert, können wir seine Masse definieren. Dieses Element hat im Ruhezustand keine Masse, dh es hat keine Masse, wenn es ruht.

Photonen haben Schwung

Wenn ein Photon mit Materie wechselwirkt, findet eine Energieübertragung statt, daher kann definiert werden, dass dieses Element eine lineare Bewegung (p) hat, auch. genannt Menge an Bewegung.

In der obigen Gleichung gilt P ist die Bewegungsmenge des Photons, H ist die Plancksche Konstante (6,63 x 10 ^{– 34}J.s oder 4,14 x 10 ^{– 15} eV.s) und λ ist die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung.

Photonen im Alltag

Einige alltägliche Technologien funktionieren durch Interaktion mit Photonen. Beim Lampen die von selbst leuchten, sind mit einem Gerät verbunden, das als Photovoltaikzelle bezeichnet wird. Dieses Gerät setzt Elektronen frei, wenn es die Photonen empfängt, aus denen das Sonnenlicht besteht. Das elektrischer Strom, wenn es durch eine Spule geht, erzeugt es ein Magnetfeld, das die Schaltkreis öffnen. In der Nacht wird bei fehlendem Sonnenlicht der Elektronenfluss unterbrochen, wodurch sich der Stromkreis schließt und die Lampe einschaltet.

Eine andere Anwendung ist das als Photometer bezeichnete Gerät. Dieses von Fotografen weit verbreitete Gerät ist ein Belichtungsmesser, der die Intensität einer Lichtquelle durch Photonenempfang bestimmt.

Von Joab Silas
Abschluss in Physik

Möchten Sie in einer schulischen oder wissenschaftlichen Arbeit auf diesen Text verweisen? Aussehen:

JUNIOR, Joab Silas da Silva. "Was sind Photonen?"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-fotons.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.