Photon | частици, които предават светлина

Свойства

Фотоните са фундаментални частици. Въпреки че могат да бъдат създавани и унищожавани, животът им е безкраен.

Във вакуум всички фотони се движат със скоростта на светлината, c, която е равна на 299 792 458 метра (приблизително 300 000 километра) в секунда.

Фотонът има определена честота, която определя цвета му. Радиотехнологиите използват честотата в голяма степен. Отвъд видимия диапазон честотата се обсъжда по-рядко, например тя се използва слабо при разграничаването на рентгеновите фотони от инфрачервените. Честотата е еквивалентна на квантовата енергия на фотона, както е свързано с уравнението на константата на Планк,

E = h f {\displaystyle E=hf} ,

където E {\displaystyle E} е енергията на фотона, h {\displaystyle h} е константата на Планк, а f {\displaystyle f} е честотата на светлината, свързана с фотона. Тази честота, f {\displaystyle f} , обикновено се измерва в цикли за секунда или в Hz. Квантовата енергия на различните фотони често се използва във фотоапаратите и други машини, които използват видимо и по-високо от видимото лъчение. Това е така, защото тези фотони са достатъчно енергични, за да йонизират атоми.

Друго свойство на фотона е неговата дължина на вълната. Честотата f {\displaystyle f} , дължината на вълната и скоростта на светлината c {\displaystyle c} са свързани с уравнението,

c = f λ {\displaystyle c=f\lambda } ,

където λ {\displaystyle \lambda } (ламбда) е дължината на вълната или дължината на вълната (обикновено се измерва в метри.)

Друго важно свойство на фотона е неговата полярност. Ако видите гигантски фотон, който идва право към вас, той може да изглежда като вълна, която се движи вертикално, хоризонтално или някъде по средата. Поляризираните слънчеви очила спират преминаването на фотоните, които се люшкат нагоре и надолу. По този начин те намаляват отблясъците, тъй като светлината, която се отразява от повърхности, е склонна да лети по този начин. Дисплеите с течни кристали също използват полярност, за да контролират коя светлина преминава. Някои животни могат да виждат поляризацията на светлината.

И накрая, фотонът има свойство, наречено спин. Спинът е свързан с кръговата поляризация на светлината.

Взаимодействие на фотоните с материята

Светлината често се създава или поглъща, когато електронът придобива или губи енергия. Тази енергия може да бъде под формата на топлина, кинетична енергия или друга форма. Например, крушката с нажежаема жичка използва топлина. Увеличаването на енергията може да изтласка електрона с едно ниво нагоре в обвивка, наречена "валентна". Това го прави нестабилен и както всичко, той иска да бъде в състояние с най-ниска енергия. (Ако това, че е в най-ниското енергийно състояние, ви обърква, вземете молив и го пуснете. След като падне на земята, моливът ще бъде в по-ниско енергийно състояние). Когато електронът падне обратно в по-ниско енергийно състояние, той трябва да освободи енергията, която го е ударила, и трябва да се подчини на принципа за запазване на енергията (енергията не може нито да се създава, нито да се унищожава). Електроните освобождават тази енергия под формата на фотони, а при по-висока интензивност този фотон може да се види като видима светлина.

Фотони и електромагнитна сила

Във физиката на елементарните частици фотоните са отговорни за електромагнитната сила. Електромагнетизмът е идея, която съчетава електричеството с магнетизма. Един от често срещаните начини, по които изпитваме електромагнетизма в ежедневието си, е светлината, която се причинява от електромагнетизма. Електромагнетизмът е отговорен и за заряда, което е причината да не можете да прокарате ръката си през маса. Тъй като фотоните са частиците, пренасящи силата на електромагнетизма, те са и калибровъчни бозони. Смята се, че някои части на материята - т.нар. тъмна материя - не се влияят от електромагнетизма. Това би означавало, че тъмната материя няма заряд и не излъчва светлина.

Свързани страници

• Физика на частиците