Wat is een foton in de natuurkunde?

EEN foton is een lichtdeeltje gedefinieerd als een afzonderlijke bundel (of quantum) van elektromagnetische (of lichte) energie. Fotonen zijn altijd in beweging en hebben in een vacuüm (een volledig lege ruimte) een constante lichtsnelheid voor alle waarnemers. Fotonen reizen in het vacuüm lichtsnelheid (vaker de lichtsnelheid genoemd) van c = 2.998 x 10⁸ Mevrouw.

Volgens de fotontheorie van licht, fotonen:

• gedragen zich tegelijkertijd als een deeltje en een golf
• bewegen constant snelheid, c = 2.9979 x 10⁸ m / s (d.w.z. "de snelheid van het licht"), in lege ruimte
• heb geen massa en rust energie
• energie en momentum dragen, die ook gerelateerd zijn aan de frequentie (nu) en golflengte (lamdba) van de elektromagnetische golf, zoals uitgedrukt door de vergelijking E = h nu en p = h / lambda.
• kan worden vernietigd / gecreëerd wanneer straling wordt geabsorbeerd / uitgezonden.
• kan deeltjesachtige interacties (d.w.z. botsingen) hebben met elektronen en andere deeltjes, zoals in de Compton-effect waarin lichtdeeltjes botsen met atomen, waardoor elektronen vrijkomen.

De term foton is bedacht door Gilbert Lewis in 1926 bestond het concept van licht in de vorm van afzonderlijke deeltjes al eeuwen en was het geformaliseerd in Newton's constructie van de optica-wetenschap.

In de 19e eeuw echter, de golfeigenschappen van licht (waarmee wordt bedoeld electromagnetische straling in het algemeen) werd overduidelijk duidelijk en wetenschappers hadden in wezen de deeltjestheorie van licht uit het raam gegooid. Pas toen Albert Einstein legde de fotoëlektrisch effect en realiseerde zich dat lichtenergie gekwantificeerd moest worden dat de deeltjestheorie terugkeerde.

Zoals hierboven vermeld, heeft licht eigenschappen van zowel een golf als een deeltje. Dit was een verbazingwekkende ontdekking en ligt zeker buiten het bereik van hoe we dingen normaal waarnemen. Biljartballen werken als deeltjes, terwijl oceanen als golven fungeren. Fotonen fungeren de hele tijd als een golf en een deeltje (ook al is het gebruikelijk, maar in wezen onjuist, om te zeggen dat het "soms een golf en soms een deeltje" is, afhankelijk van welke kenmerken bij een gegeven meer voor de hand liggen tijd).

Slechts een van de effecten hiervan dualiteit van golfdeeltjes (of deeltje-golf dualiteit) is dat fotonen, hoewel behandeld als deeltjes, kunnen worden berekend om frequentie, golflengte, amplitude en andere eigenschappen te hebben die inherent zijn aan golfmechanica.

Het foton is een elementair deeltje, ondanks het feit dat het geen massa heeft. Het kan niet vanzelf vervallen, hoewel de energie van het foton kan worden overgedragen (of gecreëerd) door interactie met andere deeltjes. Fotonen zijn elektrisch neutraal en behoren tot de zeldzame deeltjes die identiek zijn aan hun antideeltje, het antifoton.

Fotonen zijn spin-1-deeltjes (waardoor ze bosonen worden), met een spin-as die parallel is aan de richting van reizen (vooruit of achteruit, afhankelijk van of het een "linker" of "rechter" is) foton). Deze functie zorgt voor polarisatie van licht.