A foton je delček svetlobe, opredeljen kot diskreten sveženj (ali kvant) elektromagnetne (ali svetlobne) energije. Fotoni so vedno v gibanju in imajo v vakuumu (popolnoma prazen prostor) stalno opazovalno hitrost svetlobe. Fotoni potujejo v vakuumu hitrost svetlobe (pogosteje se imenuje hitrost svetlobe) c = 2.998 x 108 gospa.
Osnovne lastnosti fotonov
Po fotonski teoriji svetlobe fotoni:
- obnašajo se kot delček in val istočasno
- premikajte se konstantno hitrost, c = 2.9979 x 108 m / s (tj. "svetlobna hitrost"), v praznem prostoru
- imajo ničelno maso in energijo počitka
- nosijo energijo in zagon, ki sta povezana tudi s frekvenco (nu) in valovno dolžino (lamdba) elektromagnetnega vala, izraženo z enačbo E = h nu in str = h / lambda.
- se lahko uniči / ustvari, ko sevanje / oddaja sevanje.
- lahko imajo delcem podobne interakcije (tj. trke) z elektroni in drugimi delci, kot je na primer v Compton učinek v katerem delci svetlobe trčijo v atome, kar povzroča sproščanje elektronov.
Zgodovina fotonov
Izraz foton je skoval
Gilbert Lewis leta 1926, čeprav je bil koncept svetlobe v obliki diskretnih delcev že stoletja in je bil formaliziran v Newtonovi konstrukciji znanosti o optiki.V 1800. letih pa je valovne lastnosti svetlobe (s čimer se misli elektromagnetno sevanje na splošno) so postali očitno očitni in znanstveniki so v bistvu vrgli teorijo o delcih svetlobe skozi okno. Šele Albert Einstein razložil fotoelektrični učinek in ugotovil, da je treba kvantizirati svetlobno energijo, da se teorija delcev vrne.
Na kratko dvojnost valovnih delcev
Kot že omenjeno, ima svetloba lastnosti vala in delcev. To je bilo presenetljivo odkritje in zagotovo je zunaj področja, kako stvari običajno dojemamo. Biljardne kroglice delujejo kot delci, oceani pa kot valovi. Fotoni ves čas delujejo kot val in kot delci (čeprav je običajno, vendar v osnovi napačno da je to "včasih val in včasih delček", odvisno od tega, katere lastnosti so v danem trenutku bolj očitne čas).
Samo eden od učinkov tega dvojnost valovnih delcev (ali dvojnost delcev-valov) je, da lahko fotone, čeprav jih obravnavamo kot delce, izračunamo tako, da imajo frekvenco, valovno dolžino, amplitudo in druge lastnosti, ki so lastne valovni mehaniki.
Zabavna fotonska dejstva
Foton je an elementarni delček, kljub dejstvu, da nima mase. Ne more razkrojiti sam, čeprav lahko energija fotona prenaša (ali ustvarja) ob interakciji z drugimi delci. Fotoni so električno nevtralni in so eden redkih delcev, ki so enaki njihovemu anti delcu, antifotonu.
Fotoni so delci spin-1 (zaradi česar so bozoni), z osjo, ki je vzporedna s smerjo potovanja (bodisi naprej ali nazaj, odvisno od tega, ali gre za "levo" ali "desno" foton). Ta lastnost omogoča polarizacijo svetlobe.