Фотон
от Уикипедия, свободната енциклопедия
Фотон | |
Класификация | |
Вид: | Елементарна частица |
Клас и подклас: | Бозон |
Обозначение: | γ0, hν |
Поколение: | |
Античастица: | γ0 |
Открита от: | предсказана теоретично: Алберт Айнщайн открита експериментално: Артър Комптън (1923) |
Характеристики | |
Маса: | 0 в покой |
Заряд: | 0 C |
Спин: | 1 |
Странност: | 0 |
Очарование: | 0 |
Време на живот: | стабилен |
Взаимодействие: | електромагнитно |
Фотон (от гръцки φωτός - светлина) е елементарна частица, преносител на квант енергия на електромагнитното поле. Отличава се от другите елементарни частици по това, че има нулева маса в покой, което означава, че във вакуум се движи със скоростта на светлината. Като всички кванти, фотонът притежава двойнствена природа - свойствата на частица и вълна едновременно. Това явление се нарича корпускулярно-вълнов дуализъм.
Съдържание |
[редактиране] История
[редактиране] Теоретично предсказване
Идеята за квантовия характер на излъчването и поглъщането на електромагнитна енергия е въведена за първи път от Планк в 1900 година за обяснение на топлинното излъчване на абсолютно черно тяло. Името фотон дава американският физикохимик Гилберт Нютон Люис[1] през 1926 година. Съвременната теория за фотона е разработена от Алберт Айнщайн [2][3][4][5] в периода 1905-1917 като опит да се обяснят различни експерименти, един от които е фотоелектричният ефект.
Концепцията за фотона допринася за много нови теории и открития (лазера, Бозе-Айнщайн кондензата, квантовата теория на полето), както и практически приложения във фотохимията и компютърната томография.
Съгласно стандартния модел във физиката на елементарните частици, фотоните са отговорни за съществуването на всички електрични и магнитни полета като следствие от симетрията на физичните закони по отношение на временните и пространствените координати.
[редактиране] Експериментално доказателство
В 1922 година Артър Комптън наблюдава, описва, и теоретически обосновава ефекта (по-късно наречен ефект на Комптън) на изменение на дължината на вълната на рентгеновите лъчи вследствие разсейване от свободни електрони. С това експериментално е доказано съшествуването на фотона. За това си откритие Комптън получава Нобелова награда.
[редактиране] Характеристики
[редактиране] Енергия
Енергията на фотона е неговата главна характеристика. Във вакуум той се движи със скоростта на светлината и неговата енергия е , а моментът
. Енергията и моментът на фотона зависят от неговата честота
или съответно дължината на вълната
.
където е константата на Дирак или редуцираната константа на Планк. Във видимата част на спектъра тази енергия е от порядъка на
Джаула
[редактиране] Маса
Масата на фотона в покой е равна на нула. На практика обаче не съществуват фотони в покой, тъй като това би означавало, че се намират в безкрайно плътна среда (с безкраен показател на пречупване).
[редактиране] Скорост
Скоростта с която се движат всички фотони, не зависи от тяхната енергия, а от средата в която се движат. Във вакуум тя е равна на с (виж скорост на светлината). В среда с показател на пречупване n скоростта на фотоните е c/n
[редактиране] Интензитет
Итензитетът на електромагнитната вълна зависи от броя на нейните фотони, които преминават за единица време през единица площ от равнина, перпендикулярна на посоката на разпространение на фотоните(при кохерентни вълни) или от сферата с център излъчващото тяло (при радиално излъчване)
[редактиране] Символично представяне
Можем да мислим за фотоните като за "кутийки", които се движат по определена траектория, или "по релси". Товарът, с който са пълни е енергията, която пренасят, тя може да се товари и разтоварва. Скоростта на вагончетата не зависи от съдържанието им, а от "триенето по релсите".
[редактиране] Вижте също
[редактиране] Външни препратки
[редактиране] Източници
- ↑ Lewis, GN (1926). „The conservation of photons“. Nature 118: стр. 874–875.
- ↑ Einstein, А (1905). „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt (trans. A Heuristic Model of the Creation and Transformation of Light)“. Annalen der Physik 17: стр. 132—148..
- ↑ Einstein, A (1909). „Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung (trans. The Development of Our Views on the Composition and Essence of Radiation)“. Physikalische Zeitschrift 10: стр. 817—825..
- ↑ Einstein, A (1916a). „Strahlungs-emission und -absorption nach der Quantentheorie“. Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft 18: стр. 318.
- ↑ Einstein, A (1916b). „Zur Quantentheorie der Strahlung“. Mitteilungen der Physikalischen Geselschaft zu Zürich 16: стр. 47. Also Physikalische Zeitschrift, 18, 121—128 (1917).
Елементарни частици | |
Фермиони: Кварки: Горен (u-кварк) · Долен (d-кварк) · Странен (s-кварк) · Чаровен (c-кварк) · Дънен (b-кварк) · Върховен (t-кварк) · Лептони: (Електрон · Мюон · Таон · Неутрино) | |
Бозони: Фотон · W бозон · Z бозон · X бозон · Y бозон · Хигс бозон · Гравитон · Глуон | |
Адрони: Мезони: Пион · Бариони: Протон · Неутрон |