ფიზიკა ბავშვებისთვის

ფოტონები და სინათლე

რა არის ფოტონი?

ფიზიკაში ფოტონი არის ელექტრომაგნიტური ენერგიის შეკვრა. ეს არის ძირითადი ერთეული, რომელიც ქმნის მთელ სინათლეს. ფოტონს ზოგჯერ ელექტრომაგნიტური ენერგიის „კვანტად“ მოიხსენიებენ.

ფოტონები არ არის შედგენილი პატარა ნაწილაკებისგან. ისინი ბუნების ძირითადი ერთეულია, რომელსაც ელემენტარული ნაწილაკი ეწოდება.

ფოტონის თვისებები

ფოტონებს აქვთ რამდენიმე ძირითადი თვისება, რაც გვეხმარება იმის განსაზღვრაში, თუ რა არის ისინი და როგორ იქცევიან. ეს თვისებები მოიცავს:

• მათ აქვთ ნულოვანი მასა.
• მათ არ აქვთ ელექტრული მუხტი.
• ისინი სტაბილურია.
• ისინი ატარებენ ენერგიას და იმპულსს, რომლებიც არის დამოკიდებულია სიხშირეზე.
• მათ შეიძლება ჰქონდეთ ურთიერთქმედება სხვა ნაწილაკებთან, როგორიცაა ელექტრონები.
• ისინი შეიძლება განადგურდეს ან შეიქმნას მრავალი ბუნებრივი პროცესის შედეგად.
• როდესაც ცარიელ სივრცეში, ისინი მოძრაობენ სინათლის სიჩქარით.

ფოტონები იქცევიან როგორც ნაწილაკები იმით, რომ მათ შეუძლიათ ურთიერთქმედება მატერიასთან. ზოგიერთ შემთხვევაში ფოტონის ენერგია შეიწოვებასაქმე. ამ შემთხვევაში დამატებითი ენერგია შეიძლება გამოიყოფა სითბოს სახით. ამის ერთ-ერთი მაგალითია გზის შავი ზედაპირი, რომელიც მზეზე ცხელდება.

ჩვენი თვალები ასევე ურთიერთქმედებს ფოტონებთან. როდესაც ფოტონი თვალს ურტყამს, ის გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად, რომელიც შემდეგ გადაეცემა ტვინს გამოსახულების შესაქმნელად.

როდესაც ფოტონებიდან მიღებული ენერგია შთანთქავს მატერიას, მატერიას შეუძლია ელექტრონების გამოსხივება. ამ პროცესს ფოტოელექტრული ეფექტი ეწოდება. ფოტოელექტრული ეფექტი არის სინათლის თვისება, რომელიც არ აიხსნება თეორიით, რომ სინათლე არის ტალღა. ეს არის ერთ-ერთი მთავარი მიზეზი, რის გამოც მეცნიერებმა აირჩიეს სინათლე, როგორც ტალღა და ნაწილაკების ნაკადი.

პლანკის მუდმივი

ურთიერთობა ენერგიას შორის. ფოტონი და მისი სიხშირე შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგი განტოლებით:

E = hv

სადაც E არის ენერგია, v არის სიხშირე და h არის პლანკის მუდმივი. პლანკის მუდმივი ყოველთვის იგივეა (ანუ „მუდმივი“) და უდრის 6,62606957 * 10-34 მ2 კგ/წმ.

სახალისო ფაქტები ფოტონების შესახებ

• არა მხოლოდ სინათლე შედგება ფოტონებისაგან, მაგრამ მთელი ელექტრომაგნიტური ენერგია (მაგ. მიკროტალღები, რადიოტალღები, რენტგენის სხივები) შედგება ფოტონებისაგან.
• ფოტონის თავდაპირველი კონცეფცია შეიმუშავა ალბერტ აინშტაინმა. თუმცა, მეცნიერმა გილბერტ ნ. ლუისმა პირველად გამოიყენა სიტყვა "ფოტონი" მის აღსაწერად.
• თეორია, რომელიც აცხადებს, რომ სინათლე იქცევა როგორც ტალღის, ასევე ტალღის მსგავსად.ნაწილაკს ეწოდება ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობის თეორია.
• ფოტონები ყოველთვის ელექტრული ნეიტრალურია. მათ არ აქვთ ელექტრული მუხტი.
• ფოტონები თავისთავად არ ფუჭდებიან.

გაიარეთ ათი კითხვის ტესტი ამ გვერდის შესახებ.

ტალღების შესავალი

ტალღების თვისებები

ტალღის ქცევა

ხმის საფუძვლები

სიმაღლე და აკუსტიკა

ხმის ტალღა

როგორ მუშაობს მუსიკალური ნოტები

ყური და სმენა

ტალღის ტერმინების ლექსიკონი

სინათლე და ოპტიკა

სინათლის შესავალი

სინათლის სპექტრი

სინათლე, როგორც ტალღა

ფოტონები

ელექტრომაგნიტური ტალღები

ტელესკოპები

ლინზები

თვალი და ხედვა

მეცნიერება >> ფიზიკა ბავშვებისთვის