Che cos'è un fotone in fisica?

UN fotone è una particella di luce definita come un fascio discreto (o quantistico) di energia elettromagnetica (o leggera). I fotoni sono sempre in movimento e, nel vuoto (uno spazio completamente vuoto), hanno una velocità costante della luce per tutti gli osservatori. I fotoni viaggiano alla velocità del vuoto della luce (più comunemente chiamata velocità della luce) di c = 2.998 x 10⁸ Signorina.

Proprietà di base dei fotoni

Secondo la teoria dei fotoni della luce, i fotoni:

• si comportano come una particella e un'onda, contemporaneamente
• muoversi a velocità costante, c = 2,9979 x 10⁸ m / s (ovvero "la velocità della luce"), nello spazio vuoto
• hanno massa zero e energia a riposo
• trasportare energia e quantità di moto, che sono anche legate alla frequenza (nu) e lunghezza d'onda (Lamdba) dell'onda elettromagnetica, espressa dall'equazione E = h nu e p = h / lambda.
• può essere distrutto / creato quando la radiazione viene assorbita / emessa.
• possono avere interazioni simili a particelle (cioè collisioni) con elettroni e altre particelle, come nell'effetto Compton in cui particelle di luce si scontrano con atomi, provocando il rilascio di elettroni.

Storia dei fotoni

Il termine fotone fu coniato da Gilbert Lewis nel 1926, sebbene il concetto di luce sotto forma di particelle discrete esistesse da secoli e fosse stato formalizzato nella costruzione di Newton della scienza dell'ottica.

Nel 1800, tuttavia, le proprietà ondulatorie della luce (con cui si intende radiazione elettromagnetica in generale) sono diventate palesemente ovvie e gli scienziati hanno essenzialmente gettato la teoria delle particelle di luce fuori dalla finestra. Non è stato fino a quando Albert Einstein ha spiegato l'effetto fotoelettrico e realizzato che l'energia della luce doveva essere quantizzata che la teoria delle particelle è tornata.

La dualità onda-particella in breve

Come accennato in precedenza, la luce ha proprietà sia di un'onda che di una particella. Questa è stata una scoperta sorprendente ed è certamente al di fuori del regno di come normalmente percepiamo le cose. Le palle da biliardo agiscono come particelle, mentre gli oceani agiscono come onde. I fotoni agiscono sia come un'onda che come una particella tutto il tempo (anche se è comune ma sostanzialmente errato, dire che è "a volte un'onda e a volte una particella" a seconda di quali caratteristiche sono più evidenti in un dato momento).

Solo uno degli effetti di questo dualità onda-particella (o dualità onda-particella) è che i fotoni, sebbene trattati come particelle, possono essere calcolati per avere frequenza, lunghezza d'onda, ampiezza e altre proprietà inerenti alla meccanica delle onde.

Fun Photon Facts

Il fotone è una particella elementare, nonostante non abbia massa. Non può decadere da solo, sebbene l'energia del fotone possa trasferirsi (o essere creata) dopo l'interazione con altre particelle. I fotoni sono elettricamente neutri e sono una delle rare particelle identiche alla loro antiparticella, l'antifotone.

I fotoni sono particelle di spin-1 (che li rendono bosoni), con un asse di spin parallelo alla direzione di marcia (in avanti o indietro, a seconda che si tratti di un fotone "a sinistra" o "a destra"). Questa caratteristica è ciò che consente la polarizzazione della luce.