Δεύτερος Ισαάκ Νιούτον (1643-1727), το φως αποτελείται από σωματίδια σωματιδίων, μικρές σφαίρες που συγκρούστηκαν με επιφάνειες και υπέστησαν ανάκλαση και διάθλαση. Χρόνια αργότερα με τις μελέτες του ηλεκτρομαγνητισμός και οι συνεισφορές του Τζέιμς Μάξγουελ (1831-1879), το φως ορίστηκε ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα, δηλαδή, ένας συνδυασμός ηλεκτρικά πεδία και μαγνητικός μεταβλητές που διαδίδονται στο διάστημα.
Όταν μια ποσότητα βρίσκεται μόνο σε ακέραια πολλαπλάσια μιας στοιχειώδους ποσότητας (ονομάζεται ποσοστόλέγεται ότι έχει κβαντιστεί. Τον 20ο αιώνα, Albert Einstein (1879-1955) πρότεινε ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία πρέπει να ποσοτικοποιηθεί και η στοιχειώδης ποσότητα που καθόρισε το φως ήταν το φωτόνιο.
Κύμα ή σωματίδιο;
Τέλος πάντων, είναι το φως ένας τύπος κυμάτων ή μια σύγχυση σωματιδίων που διαδίδονται στο διάστημα; Η απάντηση σε αυτήν την ερώτηση είναι ενδιαφέρουσα. Το φως είναι τόσο ένα κύμα όσο και ένα σωματίδιο. Ο δυαδικότητα κυμάτων-σωματιδίων του φωτός μας δείχνει αυτή τη διπλή συμπεριφορά.
Το φως υφίσταται φαινόμενα όπως διάθλαση, διασκορπισμός και πόλωση, χαρακτηριστικό των κυμάτων. Ωστόσο, για να κατανοήσουμε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, για παράδειγμα, πρέπει να θεωρηθεί ότι αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια.
φωτόνια
Εσείς φωτόνια είναι τα σωματίδια που απαρτίζουν το φως και μπορούν να οριστούν ως μικρά «πακέτα» που μεταφέρουν την ενέργεια που περιέχεται στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, ένα φωτόνιο πρέπει να έχει σταθερή ποσότητα ενέργειας, ορίζεται από την ακόλουθη εξίσωση:
Σε αυτήν την εξίσωση, ΚΑΙ είναι η ενέργεια που ανήκει στο φωτόνιο, φά είναι η συχνότητα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (Hz) και Η και το Η σταθερά του Planck, η οποία έχει τιμή 6,63 x 10 – 34J.s ή 4,14 x 10 – 15 eV.s.
Σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό, η ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που πρέπει να έχει ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα αντιστοιχεί στο προϊόν h.f, και οποιαδήποτε ενεργειακή τιμή για μια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία πρέπει να είναι ακέραιο πολλαπλάσιο αυτού του προϊόντος.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
μάζα φωτονίων
Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, η ενέργεια ενός αντικειμένου εξαρτάται από μια σχέση μεταξύ της μάζας και της ταχύτητάς του.
Στην παραπάνω εξίσωση, ΚΑΙ είναι η ενέργεια που συσσωρεύεται από ένα σώμα, Μ είναι η μάζα του στοιχείου και ντο είναι η ταχύτητα του φωτός. Με την εξίσωση αυτής της εξίσωσης με αυτήν που καθορίζει την ενέργεια ενός φωτονίου, μπορούμε να καθορίσουμε τη μάζα του. Αυτό το στοιχείο δεν έχει μάζα σε κατάσταση ηρεμίας, δηλαδή δεν θα έχει μάζα εάν είναι σε ηρεμία.
Τα φωτόνια έχουν ορμή
Όταν ένα φωτόνιο αλληλεπιδρά με την ύλη, πραγματοποιείται μεταφορά ενέργειας, οπότε μπορεί να οριστεί ότι αυτό το στοιχείο έχει γραμμική κίνηση (p), που ονομάζεται επίσης ποσότητα κίνησης.
Στην παραπάνω εξίσωση, Π είναι η ποσότητα κίνησης του φωτονίου, Η είναι η σταθερά του Planck (6,63 x 10 – 34J.s ή 4,14 x 10 – 15 eV.s) και λ είναι το μήκος κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.
Φωτονία στην καθημερινή ζωή
Ορισμένες καθημερινές τεχνολογίες λειτουργούν από την αλληλεπίδραση με τα φωτόνια. Στο λαμπτήρες που ανάβουν μόνοι τους συνδέονται με μια συσκευή που ονομάζεται φωτοβολταϊκή κυψέλη. Αυτός ο εξοπλισμός απελευθερώνει ηλεκτρόνια όταν λαμβάνει τα φωτόνια που αποτελούν το ηλιακό φως. Οτι ηλεκτρικό ρεύμα, όταν διέρχεται από ένα πηνίο, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που διατηρεί το κύκλωμα Άνοιξε. Κατά τη διάρκεια της νύχτας, με την έλλειψη ηλιακού φωτός, η ροή των ηλεκτρονίων διακόπτεται, προκαλώντας το κύκλωμα να κλείσει και να ανάψει τη λάμπα.
Μια άλλη εφαρμογή είναι η συσκευή που ονομάζεται φωτομέτρο. Χρησιμοποιείται ευρέως από τους φωτογράφους, αυτός ο εξοπλισμός είναι ένας μετρητής φωτός που καθορίζει την ένταση μιας πηγής φωτός μέσω της λήψης φωτονίων.
Από τον Joab Silas
Αποφοίτησε στη Φυσική
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
JUNIOR, Joab Silas da Silva. "Τι είναι τα φωτόνια;"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-fotons.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουνίου 2021.
Η φυσικη
Ξέρετε ποια είναι η ταχύτητα του φωτός; Σε κενό, το φως μπορεί να ταξιδέψει με ταχύτητα 299.792.458 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Μέχρι σήμερα, τίποτα δεν είναι γνωστό ότι μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα από αυτήν. Η ταχύτητα του φωτός δεν εξαρτάται από την πηγή εκπομπής, ούτε από τους παρατηρητές του, αλλά αποκλειστικά από το μέσο στο οποίο διαδίδει.
