Eszkola

Foton

Przydatne kalkulatory i narzędzia

Foton jest cząstką elementarną o masie spoczynkowej równej zero, która przenosi oddziaływania elektromagnetyczne. Fotony należą do grupy bozonów. Fotony są kwantami promieniowania elektromagnetycznego, czyli na przykład światła widzialnego. W części doświadczeń światło wykazywało charakter falowy (np. dyfrakcja) a w części cząsteczkowy (np. efekt fotoelektryczny). 

Energia \(E\) fotonu zależy od długości fali promieniowania \(\lambda\). Ponieważ fotony nie mają masy spoczynkowej, mogą poruszać się z prędkością światła \(c\), stąd energia fotonu takiego promieniowania wynosi:

\(E=h\dfrac{c}{\lambda}\)

gdzie \(h\approx 6.63 \cdot 10^{-34}[J\cdot s]\) jest stałą Plancka.

Ze względu na związek długości fali z częstotliwością, można uzależnić energię fotonu od częstotliwości \(f\):

\(E=h\cdot f\)

Energia jest zależna tylko od długości fali (częstotliwości), co potwierdza efekt fotoelektryczny, gdzie zwiększenie natężenia światła nie powoduje zajścia zjawiska fotoelektrycznego, jeżeli nie zachodziło ono przy mniejszym natężeniu. Natomiast zmiana światła, na to o mniejszej długości fali, może skutkować pojawieniem się efektu fotoelektrycznego (jeżeli poprzednio nie zachodził) lub wzrostem prędkości wybijanych elektronów.

Drugim eksperymentem, który traktuje promieniowanie jako strumień fotonów jest zjawisko Comptona, polegające na rozpraszaniu promieniowania o wysokiej energii na elektronach. Podczas rozpraszania spełniona jest m.in. zasada zachowania pędu, a pęd fotonu \(p\)  fali promieniowania o długości \(\lambda\) wyraża się wzorem:

\(p=\dfrac{h}{\lambda}\)