EIN Photon ist ein Lichtteilchen, das als diskretes Bündel definiert ist (oder Quantum) von elektromagnetischer (oder Licht-) Energie. Photonen sind immer in Bewegung und haben in einem Vakuum (einem völlig leeren Raum) eine konstante Lichtgeschwindigkeit für alle Beobachter. Photonen bewegen sich im Vakuum Lichtgeschwindigkeit (häufiger nur Lichtgeschwindigkeit genannt) von c = 2,998 x 108 Frau.
Grundlegende Eigenschaften von Photonen
Nach der Photonentheorie des Lichts sind Photonen:
- verhalten sich gleichzeitig wie ein Teilchen und eine Welle
- bewege dich mit einer Konstanten Geschwindigkeit, c = 2,9979 x 108 m / s (d. h. "Lichtgeschwindigkeit") im leeren Raum
- haben keine Masse und Ruheenergie
- tragen Energie und Impuls, die auch mit der Frequenz zusammenhängen (nu) und Wellenlänge (Lamdba) der elektromagnetischen Welle, wie durch die Gleichung ausgedrückt E. = h nu und p = h / Lambda.
- kann zerstört / erzeugt werden, wenn Strahlung absorbiert / emittiert wird.
- können partikelähnliche Wechselwirkungen (d. h. Kollisionen) mit Elektronen und anderen Partikeln aufweisen, wie z Compton-Effekt in denen Lichtteilchen mit Atomen kollidieren und die Freisetzung von Elektronen verursachen.
Geschichte der Photonen
Der Begriff Photon wurde von geprägt Gilbert Lewis 1926, obwohl das Konzept des Lichts in Form diskreter Teilchen seit Jahrhunderten existiert und in Newtons Konstruktion der Wissenschaft der Optik formalisiert worden war.
In den 1800er Jahren jedoch die Welleneigenschaften von Licht (womit gemeint ist elektromagnetische Strahlung im Allgemeinen) wurde deutlich und Wissenschaftler hatten im Wesentlichen die Partikeltheorie des Lichts aus dem Fenster geworfen. Es war nicht bis Albert Einstein erklärte das photoelektrischer Effekt und erkannte, dass Lichtenergie quantisiert werden musste, damit die Partikeltheorie zurückkehrte.
Wellen-Teilchen-Dualität in Kürze
Wie oben erwähnt, hat Licht Eigenschaften sowohl einer Welle als auch eines Teilchens. Dies war eine erstaunliche Entdeckung und liegt sicherlich außerhalb des Bereichs, wie wir Dinge normalerweise wahrnehmen. Billardkugeln wirken als Partikel, während Ozeane als Wellen wirken. Photonen wirken die ganze Zeit sowohl als Welle als auch als Teilchen (obwohl es üblich, aber im Grunde genommen falsch ist, zu sagen dass es "manchmal eine Welle und manchmal ein Teilchen" ist, je nachdem, welche Merkmale bei einem bestimmten Zeitpunkt offensichtlicher sind Zeit).
Nur eine der Auswirkungen davon Welle-Teilchen-Dualität (oder Teilchenwellen-Dualität) ist, dass Photonen, obwohl sie als Teilchen behandelt werden, so berechnet werden können, dass sie Frequenz, Wellenlänge, Amplitude und andere Eigenschaften aufweisen, die der Wellenmechanik inhärent sind.
Fun Photon Fakten
Das Photon ist ein Elementarteilchen, trotz der Tatsache, dass es keine Masse hat. Es kann nicht von selbst zerfallen, obwohl die Energie des Photons bei Wechselwirkung mit anderen Teilchen übertragen (oder erzeugt) werden kann. Photonen sind elektrisch neutral und gehören zu den seltenen Teilchen, die mit ihrem Antiteilchen, dem Antiphoton, identisch sind.
Photonen sind Spin-1-Teilchen (die sie zu Bosonen machen) mit einer Spinachse, die parallel zur Richtung verläuft der Reise (entweder vorwärts oder rückwärts, je nachdem, ob es sich um eine "linke" oder eine "rechte Hand" handelt Photon). Diese Funktion ermöglicht die Polarisation von Licht.