מהו פוטון בפיזיקה?

א פוטון הוא חלקיק אור המוגדר כצרור נפרד (או קוונטית) של אנרגיה אלקטרומגנטית (או אור). פוטונים נמצאים תמיד בתנועה ובאקום (חלל ריק לחלוטין) יש מהירות אור קבועה לכל הצופים. פוטונים נודדים בוואקום מהירות האור (בדרך כלל נקרא רק מהירות האור) של ג = 2.998 x 10⁸ גברת.

על פי תורת הפוטונים של האור, פוטונים:

• להתנהג כמו חלקיק וגל, בו זמנית
• לנוע בקביעות מהירות, ג = 2.9979 x 10⁸ m / s (כלומר "מהירות האור"), בחלל ריק
• יש אפס מסה ואנרגיית מנוחה
• לשאת אנרגיה ותנע, שקשורים גם לתדר (נו) ואורך גל (lamdba) של הגל האלקטרומגנטי, כפי שמתבטא במשוואה ה = ח נו ו ע = ח / למבה.
• ניתן להרוס / ליצור כאשר הקליטה נקלטת / נפלטת.
• יכולות להיות אינטראקציות הדומות לחלקיקים (כלומר התנגשויות) עם אלקטרונים וחלקיקים אחרים, כמו למשל אפקט קומפטון בו חלקיקי אור מתנגשים באטומים, וגורמים לשחרור אלקטרונים.

המונח פוטון נטבע על ידי גילברט לואיס בשנת 1926, אף על פי שמושג האור בצורת חלקיקים נפרדים היה קיים במשך מאות שנים והופך לפורמלי בבנייתו של ניוטון את מדע האופטיקה.

בשנות ה- 1800, לעומת זאת, תכונות גל

כאמור לעיל, לאור יש תכונות של גל וחלקיק כאחד. זו הייתה תגלית מדהימה והיא בהחלט מחוץ לתחום האופן שבו אנו תופסים דברים בדרך כלל. כדורי ביליארד פועלים כחלקיקים ואילו אוקיינוסים פועלים כגלים. פוטונים פועלים כגל וחלקיק כל הזמן (למרות שזה נפוץ אך לא נכון, בעצם, לומר שזה "לפעמים גל ולפעמים חלקיק", תלוי באילו תכונות ברורות יותר בנתון זמן).

רק אחת מההשפעות של זה דואליות גל-חלקיקים (או דואליות גל החלקיקים) הוא שניתן לחשב פוטונים, למרות שהם מתייחסים לחלקיקים, כבעלי תדר, אורך גל, משרעת ותכונות אחרות הטמונות במכניקת הגל.

הפוטון הוא חלקיק יסודילמרות העובדה שאין לה מסה. זה לא יכול להתפורר מעצמו, אם כי האנרגיה של הפוטון יכולה להעביר (או להיווצר) לאחר אינטראקציה עם חלקיקים אחרים. פוטונים הם ניטרליים מבחינה חשמלית והם אחד החלקיקים הנדירים זהים לאנטי-חלקיק שלהם, האנטיפוטון.

פוטונים הם חלקיקי ספין 1 (מה שהופך אותם לבוזונים), עם ציר מסתובב המקביל לכיוון של נסיעה (קדימה או אחורה, תלוי אם מדובר ב"יד שמאל "או" יד ימין ") פוטון). תכונה זו היא המאפשרת קיטוב אור.