20. Фотоны, их характеристики.
Фотон — это элементарная частица, квант электромагнитного излучения.
Логическое продолжение гипотезы Планка — концепция фотонов, введенная Альбертом Эйнштейном в 1905 году. Если Планк считал, что свет только излучается порциями, то Эйнштейн пошел дальше, заявив, что свет и существует в виде потока частиц.
Фотон — это элементарная частица, квант электромагнитного излучения.
Основные характеристики фотона
Фотон обладает набором уникальных свойств, которые отличают его от привычных нам макроскопических тел:
1. Энергия фотона (E)
Энергия прямо пропорциональна частоте излучения:
E=hν= ω
•Чем меньше длина волны (например, рентгеновские лучи), тем больше энергия фотона.
•Чем больше длина волны (радиоволны), тем меньше энергия фотона.
2.Масса покоя (m0)
Фотон — уникальная частица, у которой масса покоя равна нулю.
•Это означает, что фотон не может существовать в состоянии покоя.
•Как только фотон рождается, он сразу движется со скоростью света. Если его остановить (поглотить), он просто перестает существовать.
3.Скорость фотона (c)
В вакууме фотон всегда движется со скоростью:
c≈3 108 м/с
Эта скорость является предельной для передачи информации и материи в нашей Вселенной и не зависит от системы отсчета.
4. Импульс фотона (p)
Несмотря на отсутствие массы покоя, фотон обладает импульсом (способностью оказывать давление при столкновении). Используя связь массы и энергии (E=mc2) и формулу Планка, получаем:
p=E/c=hν/c= h/λ
Наличие импульса подтверждается экспериментами по давлению света (опыты Лебедева) и эффектом Комптона.