Photon | partiklar som överför ljus

Egenskaper

Fotoner är grundläggande partiklar. Även om de kan skapas och förstöras är deras livslängd oändlig.

I ett vakuum rör sig alla fotoner med ljusets hastighet c, som är lika med 299 792 458 meter (cirka 300 000 kilometer) per sekund.

En foton har en viss frekvens som bestämmer dess färg. Radiotekniken utnyttjar frekvenser i stor utsträckning. Utanför det synliga området diskuteras frekvensen mindre, till exempel används den i liten utsträckning för att skilja mellan röntgenfotoner och infraröda fotoner. Frekvensen motsvarar fotonens kvantenergi, som relateras till Planckkonstantens ekvation,

E = h f {\displaystyle E=hf} ,

där E {\displaystyle E} är fotonens energi, h {\displaystyle h} är Plank-konstanten och f {\displaystyle f} är frekvensen för det ljus som är associerat med fotonen. Denna frekvens, f {\displaystyle f} , mäts vanligen i cykler per sekund, eller motsvarande, i Hz. Kvantenergin för olika fotoner används ofta i kameror och andra maskiner som använder synlig och mer än synlig strålning. Detta eftersom dessa fotoner är tillräckligt energirika för att jonisera atomer.

En annan egenskap hos en foton är dess våglängd. Frekvensen f {\displaystyle f} , våglängden och ljusets hastighet c {\displaystyle c} hänger samman genom ekvationen,

c = f λ {\displaystyle c=f\lambda } ,

där λ {\\displaystyle \lambda } (lambda) är vågens våglängd eller längd (vanligtvis mätt i meter).

En annan viktig egenskap hos en foton är dess polaritet. Om du ser en gigantisk foton som kommer rakt mot dig kan den se ut som ett svep som piskar vertikalt, horisontellt eller någonstans däremellan. Polariserade solglasögon hindrar fotoner som svänger uppåt och nedåt från att passera. Det är så de minskar bländningen eftersom ljus som studsar från ytor tenderar att flyga åt det hållet. Flytande kristallskärmar använder också polaritet för att styra vilket ljus som passerar igenom. Vissa djur kan se ljusets polarisation.

Slutligen har en foton en egenskap som kallas spin. Spinnet är relaterat till ljusets cirkulära polarisering.

Fotonernas växelverkan med materia

Ljus skapas eller absorberas ofta när en elektron får eller förlorar energi. Denna energi kan vara i form av värme, rörelseenergi eller annan form. En glödlampa använder till exempel värme. Ökningen av energi kan driva en elektron upp en nivå i ett skal som kallas "valens". Detta gör den instabil, och som allting vill den vara i det lägsta energitillståndet. (Om det är förvirrande att vara i det lägsta energitillståndet kan du ta upp en penna och släppa den. När pennan väl hamnar på marken kommer den att befinna sig i ett lägre energitillstånd). När elektronen faller tillbaka till ett lägre energitillstånd måste den frigöra den energi som träffade den, och den måste lyda energihushållningen (energi kan varken skapas eller förstöras). Elektroner frigör denna energi som fotoner, och vid högre intensitet kan denna foton ses som synligt ljus.

Fotoner och den elektromagnetiska kraften

Inom partikelfysiken är fotoner ansvariga för den elektromagnetiska kraften. Elektromagnetism är en idé som kombinerar elektricitet och magnetism. Ett vanligt sätt som vi upplever elektromagnetism i vårt dagliga liv är ljuset, som orsakas av elektromagnetism. Elektromagnetism är också ansvarig för laddning, vilket är anledningen till att du inte kan trycka din hand genom ett bord. Eftersom fotoner är den kraftbärande partikeln i elektromagnetismen är de också gaugebosoner. En del materia - så kallad mörk materia - tros inte påverkas av elektromagnetism. Detta skulle innebära att mörk materia inte har någon laddning och inte avger ljus.

Relaterade sidor

• Partikelfysik