Füüsika lastele

Fotoonid ja valgus

Mis on fotoon?

Füüsikas on fotoon elektromagnetilise energia kimp. See on põhiüksus, millest koosneb kogu valgus. Fotooni nimetatakse mõnikord elektromagnetilise energia "kvandiks".

Fotoneid ei peeta väiksematest osakestest koosnevateks. Nad on looduse põhiüksus, mida nimetatakse elementaarosakesteks.

Fotoni omadused

Fotonitel on mõned põhiomadused, mis aitavad määratleda, mis nad on ja kuidas nad käituvad. Nende omaduste hulka kuuluvad:

• Nende mass on null.
• Neil ei ole elektrilist laengut.
• Nad on stabiilsed.
• Nad kannavad energiat ja impulssi, mis sõltuvad sagedusest.
• Neil võib olla vastastikmõju teiste osakestega, näiteks elektronidega.
• Need võivad hävida või tekkida paljude looduslike protsesside tagajärjel.
• Tühjas ruumis liiguvad nad valguse kiirusega.

Fotoonid käituvad nagu osakesed, sest nad võivad ainega suhelda. Mõnel juhul neeldub fotooni energia aine poolt. Sellisel juhul võib täiendav energia eralduda soojusena. Üks näide sellest on tee mustkate, mis muutub päikesepaistel kuumaks.

Meie silmad suhtlevad samuti fotoonidega. Kui fotoon tabab silma, muutub see elektrienergiaks, mis seejärel edastatakse ajju, et moodustada kujutis.

Kui fotoonide energia neeldub aine poolt, võib aine emiteerida elektrone. Seda protsessi nimetatakse fotoelektriliseks efektiks. Fotoelektriline efekt on valguse omadus, mida ei saa seletada teooriaga, et valgus on laine. See on üks peamisi põhjusi, miks teadlased otsustasid käsitleda valgust nii laine kui ka osakeste voogudena.

Plancki konstant

Fotoni energia ja selle sageduse vahelist seost saab kirjeldada järgmise võrrandiga:

E = hv

kus E on energia, v on sagedus ja h on Plancki konstant. Plancki konstant on alati sama (st "konstant") ja võrdub 6,62606957 * 10-34 m2 kg/s.

Lõbusad faktid fotoonide kohta

• Mitte ainult valgus ei koosne fotoonidest, vaid kogu elektromagnetiline energia (st mikrolained, raadiolained, röntgenkiirgus) koosneb fotoonidest.
• Fotoni algse kontseptsiooni töötas välja Albert Einstein, kuid sõna "foton" kasutas selle kirjeldamiseks esimesena teadlane Gilbert N. Lewis.
• Teooriat, mis väidab, et valgus käitub nii laine kui ka osakesena, nimetatakse laine-osakese duaalsuse teooriaks.
• Fotoonid on alati elektriliselt neutraalsed, neil puudub elektriline laeng.
• Fotoonid ei lagune iseenesest.

Võta vastu kümne küsimuse viktoriin selle lehekülje kohta.

Sissejuhatus lainete kohta

Lainete omadused

Laine käitumine

Heli põhitõed

Pitch ja akustika

Helilaine

Kuidas muusikalised noodid töötavad

Kõrv ja kuulmine

Laine terminite sõnastik

Valgus ja optika

Sissejuhatus valgusesse

Valgus spektrile

Valgus kui laine

Fotoonid

Elektromagnetilised lained

Teleskoobid

Objektiivid

Silm ja nägemine

Teadus>> Füüsika lastele