Конспект к уроку по теме Понятие фотона.
Понятие фотона.
Фото́н — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать в вакууме только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю.
С точки зрения классической квантовой механики, фотону как квантовой частице свойственен корпускулярно-волновой дуализм, он проявляет одновременно свойства частицы и волны.
Квантовая электродинамика описывает фотон как частицу, обеспечивающую электромагнитное взаимодействие: фотоны являются квантами-переносчиками электромагнитного поля и обеспечивают взаимодействие между двумя электрическими или магнитными зарядами.
Фотон — самая распространённая по численности частица во Вселенной.
История развития концепции фотона
В большинстве теорий, разработанных до XVIII века, свет рассматривался как поток частиц. Одна из первых таких теорий была изложена в «Книге об оптике» Ибн ал-Хайсамом в 1021 году. В ней учёный представлял световой луч в виде потока мельчайших частиц, которые «испытывают нехватку всех заметных качеств, кроме энергии». Так как подобные модели не смогли объяснить такие явления как рефракция, дифракция и двойное лучепреломление, была предложена волновая теория света, основателями которой стали Рене Декарт (1637), Роберт Гук (1665)], и Христиан Гюйгенс (1678)]. Однако модели, основанные на идее дискретного строения света, оставались доминирующими, во многом из-за влияния авторитета Исаака Ньютона, придерживавшегося этих теорий. В начале XIX века Томас Юнг и Огюстен Френель наглядно продемонстрировали в своих опытах явления интерференции и дифракции света, после чего примерно к 1850 году волновые модели стали общепринятыми. В 1865 годуДжеймс Максвелл предположил в рамках своей теории, что свет — это электромагнитная волна. В 1888 году эта гипотеза была подтверждена экспериментально Генрихом Герцем, обнаружившим радиоволны.Основные свойства фотона
Является частицей электромагнитного поля.
Движется со скоростью света.
Существует только в движении.
Остановить фотон нельзя: он либо движется со скоростью, равной скорости света, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона равна нулю.
Энергия фотона
.
Согласно теории относительности энергия всегда может быть вычислена как
,
Масса фотона
Импульс фотона
.
Импульс фотона направлен по световому пучку.
Наличие импульса подтверждается экспериментально: существованием светового давления.
Обозначения:
E – энергия фотона (Джоуль, Дж)
m – масса фотона (килограмм, кг)
с – скорость света (метр в секунду, м/с) с= 300 000 000 м/с
- коэффициент пропорциональности
:
HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B6%D0%BE%D1%83%D0%BB%D1%8C" \o "Джоуль" Дж·c – постоянная Планка
p – импульс фотона (кг м/с)
— частота волны (Герц, Гц)
- длина волны (метр, м)