Deuxième Isaac Newton (1643-1727), la lumière était composée de particules corpusculaires, de petites sphères qui entrent en collision avec des surfaces et subissent réflexion et réfraction. Des années plus tard avec les études de électromagnétisme et les apports de James Maxwell (1831-1879), la lumière était définie comme un onde électromagnétique, c'est-à-dire une combinaison de champs électriques et magnétique variables qui se propagent dans l'espace.
Lorsqu'une quantité ne se trouve que dans des multiples entiers d'une quantité élémentaire (appelée quantum), on dit qu'elle est quantifiée. Au 20ème siècle, Albert Einstein (1879-1955) a proposé que le rayonnement électromagnétique devrait être quantifié et la quantité élémentaire qui définissait la lumière était le photon.
Onde ou particule ?
Quoi qu'il en soit, la lumière est-elle une sorte d'onde ou un enchevêtrement de particules qui se propagent dans l'espace? La réponse à cette question est intrigante. La lumière est à la fois une onde et une particule. LES dualité de lumière onde-particule nous montre ce double comportement.
La lumière subit des phénomènes tels que réfraction, dispersion et polarisation, caractéristique des vagues. Cependant, pour comprendre le effet photoélectrique, par exemple, il faut considérer qu'il est composé de particules appelées photons.
photons
Toi photons sont les particules qui composent la lumière et peuvent être définies comme de petits "paquets" qui transportent l'énergie contenue dans le rayonnement électromagnétique. Selon Einstein, un photon doit avoir une quantité fixe d'énergie, défini par l'équation suivante :
Dans cette équation, ET est l'énergie appartenant au photon, F est la fréquence du rayonnement électromagnétique (Hz) et H et le constante de Planck, qui a une valeur de 6,63 x 10 – 34J.s ou 4,14 x 10 – 15 eV.s.
Selon cette définition, la quantité minimale d'énergie que doit avoir une onde électromagnétique correspond au produit h.f, et toute valeur d'énergie pour un rayonnement électromagnétique doit être un multiple entier de ce produit.
masse de photons
Selon Einstein, l'énergie d'un objet dépend d'une relation entre sa masse et sa vitesse.
Dans l'équation ci-dessus, ET est l'énergie accumulée par un corps, m est la masse de l'élément et ç est la vitesse de la lumière. En assimilant cette équation à celle qui définit l'énergie d'un photon, on peut définir sa masse. Cet élément n'a pas de masse au repos, c'est-à-dire qu'il n'aura pas de masse s'il est au repos.
Les photons ont de l'élan
Lorsqu'un photon interagit avec la matière, un transfert d'énergie se produit, on peut donc définir que cet élément a un mouvement linéaire (p), également appelé quantité de mouvement.
Dans l'équation ci-dessus, P est la quantité de mouvement du photon, H est la constante de Planck (6,63 x 10 – 34J.s ou 4,14 x 10 – 15 eV.s) et est la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique.
Les photons au quotidien
Certaines technologies du quotidien fonctionnent à partir d'interactions avec des photons. À les lampes qui s'allument d'eux-mêmes sont connectés à un appareil appelé cellule photovoltaïque. Cet équipement libère des électrons lorsqu'il reçoit les photons qui composent la lumière du soleil. Cette courant électrique, lors du passage dans une bobine, il génère un champ magnétique qui maintient la circuit ouvert. Pendant la nuit, avec le manque de soleil, le flux d'électrons est interrompu, provoquant la fermeture du circuit et l'allumage de la lampe.
Une autre application est l'appareil appelé photomètre. Largement utilisé par les photographes, cet équipement est un posemètre qui détermine l'intensité d'une source lumineuse grâce à la réception de photons.
Par Joab Silas
Diplômé en Physique
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-fotons.htm