Hvad er en foton i fysik?

EN foton er en partikel af lys defineret som et diskret bundt (eller kvante) af elektromagnetisk (eller lys) energi. Fotoner er altid i bevægelse og har i et vakuum (et helt tomt rum) en konstant lyshastighed for alle observatører. Fotoner kører i vakuumet lysets hastighed (mere ofte bare kaldet lysets hastighed) af c = 2.998 x 10⁸ Frk.

I henhold til fotonteorien om lys, fotoner:

• opfører sig som en partikel og en bølge på samme tid
• bevæge sig konstant hastighed, c = 2,9979 x 10⁸ m / s (dvs. "lysets hastighed") i tomt rum
• have nul masse og hvileenergi
• bære energi og fart, som også er relateret til frekvensen (nu) og bølgelængde (Lamdba) af den elektromagnetiske bølge, som udtrykt ved ligningen E = h nu og p = h / lambda.
• kan ødelægges / oprettes, når stråling absorberes / udsendes.
• kan have partikellignende interaktioner (dvs. kollisioner) med elektroner og andre partikler, såsom i Compton-effekt hvor lyspartikler kolliderer med atomer, hvilket forårsager frigivelse af elektroner.

Udtrykket foton blev opfundet af Gilbert Lewis i 1926, skønt begrebet lys i form af diskrete partikler havde eksisteret i århundreder og var blevet formaliseret i Newtons konstruktion af videnskaben om optik.

I 1800-tallet blev imidlertid bølgeegenskaber af lys (med hvilket menes elektromagnetisk stråling i almindelighed) blev blændende indlysende, og forskere havde i det væsentlige kastet partikelteorien om lys ud af vinduet. Det var først Albert Einstein forklarede fotoelektrisk effekt og indså, at der skulle kvantificeres lysenergi, som partikelteorien vendte tilbage.

Som nævnt ovenfor har lys egenskaber af både en bølge og en partikel. Dette var en forbløffende opdagelse og er helt sikkert uden for området for, hvordan vi normalt opfatter ting. Billardkugler fungerer som partikler, mens havene fungerer som bølger. Fotoner fungerer som både en bølge og en partikel hele tiden (selvom det er almindeligt, men grundlæggende forkert, for at sige at det er "undertiden en bølge og undertiden en partikel" afhængigt af hvilke funktioner, der er mere indlysende på et givet tid).

Bare en af ​​virkningerne af dette bølge-partikel dualitet (eller partikelbølgedualitet) er, at fotoner, selvom de behandles som partikler, kan beregnes til at have frekvens, bølgelængde, amplitude og andre egenskaber, der er iboende i bølgemekanikken.

Fotonen er en elementær partikeltil trods for, at det ikke har nogen masse. Det kan ikke forfaldne på egen hånd, skønt fotonens energi kan overføres (eller skabes) ved interaktion med andre partikler. Fotoner er elektrisk neutrale og er en af ​​de sjældne partikler, der er identiske med deres antipartikel, antiphoton.

Fotoner er spin-1-partikler (hvilket gør dem til bosoner) med en spinakse, der er parallel med retningen af rejse (enten fremad eller bagud, afhængigt af om det er en "venstre eller" højre hånd) foton). Denne funktion er det, der muliggør polarisering af lys.