Photon | partikler, der transmitterer lys

Egenskaber

Fotoner er fundamentale partikler. Selv om de kan skabes og ødelægges, er deres levetid uendelig.

I et vakuum bevæger alle fotoner sig med lysets hastighed, c, som er lig med 299.792.458 meter (ca. 300.000 kilometer) i sekundet.

En foton har en bestemt frekvens, som bestemmer dens farve. Radioteknologien gør stor brug af frekvenser. Uden for det synlige område er frekvensen mindre omtalt, f.eks. bruges den kun i ringe grad til at skelne mellem røntgenfotoner og infrarøde fotoner. Frekvens svarer til fotonens kvanteenergi, som er relateret til Planckkonstantens ligning,

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

hvor E {\displaystyle E} er fotonens energi, h {\displaystyle h} er Plank-konstanten, og f {\displaystyle f} er frekvensen af det lys, der er forbundet med fotonen. Denne frekvens, f {\displaystyle f} , måles typisk i cyklusser pr. sekund eller tilsvarende i Hz. Kvanteenergien for forskellige fotoner anvendes ofte i kameraer og andre maskiner, der bruger synlig og mere end synlig stråling. Dette skyldes, at disse fotoner er energiske nok til at ionisere atomer.

En anden egenskab ved en foton er dens bølgelængde. Frekvensen f {\displaystyle f} , bølgelængden og lysets hastighed c {\displaystyle c} hænger sammen ved hjælp af ligningen,

c = f λ {\displaystyle c=f\lambda } ,

hvor λ {\displaystyle \lambda } (lambda) er bølgelængden eller længden af bølgen (typisk målt i meter.)

En anden vigtig egenskab ved en foton er dens polaritet. Hvis du så en gigantisk foton komme lige mod dig, kunne den se ud som et svaj, der piskede lodret, vandret eller et sted midt imellem. Polariserede solbriller forhindrer fotoner, der svinger op og ned, i at passere. Det er sådan, de reducerer blænding, da lys, der preller af på overflader, har tendens til at flyve den vej. LCD-skærme med flydende krystaller bruger også polaritet til at styre, hvilket lys der passerer igennem. Nogle dyr kan se lysets polarisering.

Endelig har en foton en egenskab, der kaldes spin. Spin er relateret til lysets cirkulære polarisering.

Fotoners vekselvirkninger med stof

Lys skabes eller absorberes ofte, når en elektron får eller mister energi. Denne energi kan være i form af varme, kinetisk energi eller anden form. En glødepære bruger f.eks. varme. Energitilvæksten kan skubbe en elektron op et niveau i en skal, der kaldes en "valens". Dette gør den ustabil, og som alt andet vil den gerne være i den laveste energitilstand. (Hvis det er forvirrende at være i den laveste energitilstand, kan du tage en blyant op og slippe den. Når blyanten falder ned på jorden, vil den være i en lavere energitilstand). Når elektronen falder tilbage til en lavere energitilstand, skal den frigive den energi, der ramte den, og den skal overholde energibevarelsesprincippet (energi kan hverken skabes eller ødelægges). Elektroner frigiver denne energi som fotoner, og ved højere intensiteter kan denne foton ses som synligt lys.

Fotoner og den elektromagnetiske kraft

I partikelfysikken er fotoner ansvarlige for den elektromagnetiske kraft. Elektromagnetisme er en idé, der kombinerer elektricitet med magnetisme. En almindelig måde, hvorpå vi oplever elektromagnetisme i vores dagligdag, er lys, som er forårsaget af elektromagnetisme. Elektromagnetisme er også ansvarlig for ladning, hvilket er grunden til, at du ikke kan skubbe din hånd gennem et bord. Da fotoner er den kraftbærende partikel i elektromagnetismen, er de også gauge bosoner. Noget stof - det såkaldte mørke stof - menes ikke at blive påvirket af elektromagnetismen. Det vil sige, at mørkt stof ikke har nogen ladning og ikke afgiver lys.

Relaterede sider

• Partikelfysik