Совет 1: Что такое фотон и зачем он нужен

Фотон является элементарной частицей, представляющей собой квант световой волны или электромагнитного излучения. Он пользуется большим интересом у специалистов физико-математического направления в связи с наличием у него отличительных свойств.
Что такое фотон и зачем он нужен

Основные свойства фотона



Фотон является безмассовой частицей и способен существовать только в вакууме. Также он не имеет никаких электрических свойств, то есть его заряд равен нулю. В зависимости от контекста рассмотрения существует различные трактовки описания фотона. Классическая физика (электродинамика) представляет его как электромагнитную волну, имеющую круговую поляризацию. Также фотон проявляет свойства частицы. Такое двойственное представление о нем называется корпускулярно-волновым дуализмом. С другой стороны, квантовая электродинамика описывает частицу фотона как калибровочный бозон, позволяющий формировать электромагнитное взаимодействие.

Среди всех частиц Вселенной фотон имеет максимальную численность. Спин (собственный механический момент) фотона равен единице. Также фотон может находиться только в двух квантовых состояния, одно из которых имеет проекцию спина на определенное направление, равную -1, а другое – равную +1. Данное квантовое свойство фотона отражается в его классическом представлении как поперечность электромагнитной волны. Масса покоя фотона равна нулю, из чего следует его скорость распространения, равная скорости света.


Частица фотона не имеет электрических свойств (заряда) и достаточно стабильна, то есть фотон не способен самопроизвольно распадаться в вакууме. Данная частица излучается во многих физических процессах, например, при движении электрического заряда с ускорением, а также энергетических скачках ядра атома или самого атома из одного состояния в другое. Также фотон способен поглощаться при обратных процессах.

Корпускулярно-волновой дуализм фотона



Корпускулярно-волновой дуализм, свойственный фотону, проявляется в многочисленных физических экспериментах. Фотонные частицы участвуют в таких волновых процессах, как дифракция и интерференция, когда размеры препятствий (щелей, диафрагм) сравнимы с размером самой частицы. Особенно это ярко заметно в опытах с дифракцией одиночных фотонов на единственной щели. Также точечность и корпускулярность фотона проявляется в процессах поглощения и излучения объектами, размеры которых гораздо меньше длины волны фотона. Но с другой стороны, представление фотона как частицы тоже не является полноценным, ибо оно опровергается корреляционными экспериментами, основанными на запутанных состояниях элементарных частиц. Поэтому принято рассматривать частицу фотона, в том числе, и как волну.
Видео по теме
Источники:
  • Фотон 1099: всё о машине

Совет 2 : Свойства фотона как элементарной частицы

Элементарные частицы - это частицы, из которых состоит вся материя. Они являются неразложимыми, то есть состоят только из себя и не имеют составляющих.
Свойства фотона как элементарной частицы
Инструкция
1
Элементарная частица - это обобщающее название для группы мельчайших частиц, составляющих материю. К ним относится фотон, являющийся квантом электромагнитного излучения. Квантом называется наименьшее возможное и неделимое количество энергии отданной или принятой электроном. Существование элементарных частиц является одним из важнейших постулатов физике, а проверка этого постулата на правдивость - одной из первейших задач.
2
На существовании фотонов основывается множество физических теорий, начиная от квантовых и заканчивая ядерными. Квантовая электродинамика объясняет взаимодействие между фотонами, позитронами и электронами. Она рассматривает процесс передачи электромагнитной энергии между частицами, как процесс передачи виртуальными частицами. Виртуальные частицы - это находящиеся в промежуточных состояниях и не подвергающиеся обычным соотношениям между массой, энергией и импульсом.
3
Фотон является непрерывно движущейся со скоростью света частицей электромагнитного поля, которую нельзя остановить. Фотон либо движется со скоростью света, либо вообще не существует. Фотону присущи и корпускулярные и волновые свойства, он обладает нулевой массой покоя и имеет импульс, что доказано наличием светового давления. Фотон способен участвовать в сильных ядерных взаимодействиях, которые относятся к квантовой хромодинамике и основываются на цветовом заряде.
4
Ученый-физик Джеймс Максвелл пришел к выводу, что свет, что бы преодолеть препятствие, должен обладать давлением. Квантовая теория объясняет наличие у света давления как передачу фотонами своего импульса молекулам или атомам вещества. Свет оказывает давление на отражающие и поглощающие его тела, что объясняет отклонение хвостов комет, пролетающих вблизи солнца. Часть их света передается свету, а часть поглощается, за счет чего происходит видимое отклонение.
5
Корпускулярно-волновой дуализм. Этот физический принцип утверждает, что любой объект природы может обладать и свойствами волны, и свойствами частицы. Впервые корпускулярно-волновой дуализм был обнаружен при экспериментами со свойствами света, ведущего себя, в зависимости от условий либо электромагнитная волна либо как дискретная частица. К фотону дуализм стал применим после открытия эффекта Комптона, который выяснил, что при прохождении рентгеновских лучей через вещество, длина волны рассеянного излучения увеличивается по сравнению с длиной волны падающего излучения. Фотон проявляет корпускулярные свойства при воздействии с веществом и волновые свойства при распространении.
Видео по теме
Источники:
  • Большая советская энциклопедия
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500