ما هو الفوتون في الفيزياء؟

أ الفوتون هو جزء من الضوء يعرف بأنه حزمة منفصلة (أو الكم) للطاقة الكهرومغناطيسية (أو الخفيفة). الفوتونات تتحرك دائمًا ، وفي فراغ (مساحة فارغة تمامًا) ، لها سرعة ثابتة للضوء لجميع المراقبين. يسافر الفوتونات في الفراغ سرعة الضوء (تسمى عادة سرعة الضوء) من ج = 2.998 × 10⁸ السيدة.

وفقا لنظرية الفوتون للضوء ، الفوتونات:

• تتصرف مثل الجسيمات والموجة ، في وقت واحد
• التحرك عند ثابت ● السرعة, ج = 2.9979 × 10⁸ م / ث (أي "سرعة الضوء") ، في مساحة فارغة
• لديها كتلة صفر والراحة في الطاقة
• تحمل الطاقة والزخم ، والتي ترتبط أيضًا بالتردد (نو) وطول الموجة (لامدبا) للموجة الكهرومغناطيسية ، كما عبر عنها المعادلة هـ = ح نو و ص = ح / امدا.
• يمكن تدميرها / إنشاؤها عند امتصاص / انبعاث الإشعاع.
• يمكن أن يكون لها تفاعلات شبيهة بالجسيمات (أي التصادمات) مع الإلكترونات والجسيمات الأخرى ، كما هو الحال في تأثير كومبتون حيث تتصادم جزيئات الضوء مع الذرات ، مما يتسبب في إطلاق الإلكترونات.

المصطلح الفوتون صاغه جيلبرت لويس في عام 1926 ، على الرغم من أن مفهوم الضوء في شكل جسيمات منفصلة كان موجودًا منذ قرون وتم إضفاء الطابع الرسمي عليه في بناء نيوتن لعلم البصريات.

في 1800s ، ومع ذلك ، فإن خصائص الموجة من الضوء (الذي يقصد الاشعاع الكهرومغناطيسي بشكل عام) أصبح واضحًا بشكل واضح ، وألقى العلماء بشكل أساسي نظرية الجسيمات للضوء من النافذة. لم يكن حتى البرت اينشتاين وأوضح التأثير الكهروضوئي وأدركت أنه يجب قياس كمية الطاقة الضوئية التي عادت إليها نظرية الجسيمات.

كما ذكر أعلاه ، للضوء خصائص الموجة والجسيم. كان هذا اكتشافًا مذهلاً وهو بالتأكيد خارج نطاق الطريقة التي نتصور بها الأشياء عادةً. تعمل كرات البلياردو كجزيئات ، بينما تعمل المحيطات كأمواج. تعمل الفوتونات كموجة وجسيم في كل وقت (على الرغم من أنه شائع ولكنه غير صحيح في الأساس ، على سبيل المثال) أنها "في بعض الأحيان موجة وأحيانًا جسيم" اعتمادًا على الميزات الأكثر وضوحًا في معين زمن).

مجرد واحد من آثار ذلك ازدواجية موجة - جسيم (أو ازدواجية موجة الجسيمات) أن الفوتونات ، على الرغم من معالجتها كجسيمات ، يمكن حسابها على أنها لها تردد وطول موجة وسعة وخصائص أخرى متأصلة في ميكانيكا الموجات.

الفوتون هو الجسيمات الأولية، على الرغم من حقيقة أنه ليس لديه كتلة. لا يمكن أن تتحلل من تلقاء نفسها ، على الرغم من أن طاقة الفوتون يمكن أن تنتقل (أو تنشأ) عند التفاعل مع الجسيمات الأخرى. الفوتونات محايدة كهربيًا وهي واحدة من الجسيمات النادرة المماثلة للجسيمات المضادة لها ، antiphoton.

الفوتونات هي جسيمات تدور (تجعلها بوزونات) ، مع محور دوران موازي للاتجاه السفر (إما إلى الأمام أو الخلف ، اعتمادًا على ما إذا كان "يسار" أو "يمين" الفوتون). هذه الميزة هي ما يسمح باستقطاب الضوء.