en foton er en lyspartikel, der i det væsentlige er en pakke elektromagnetisk stråling. Fotonens energi afhænger af dens frekvens (hvor hurtigt det elektriske felt og magnetfeltet vinkler). Jo højere frekvens, jo mere energi har fotonen. Selvfølgelig har en lysstråle mange fotoner. Det betyder, at virkelig intens rødt lys (masser af fotoner, med lidt lavere energi) kan bære mere strøm til et givet område end mindre intens blåt lys (færre fotoner med højere energi).
lysets hastighed (C) i et vakuum er konstant., Dette betyder, at mere energiske (højfrekvente) fotoner som røntgenstråler og gammastråler rejser med nøjagtig samme hastighed som lavere energi (lavfrekvente) fotoner, som dem i infrarød. Når frekvensen af en foton går op, går bølgelængden () ned, og når frekvensen går ned, øges bølgelængden. Ligningen, der relaterer disse tre mængder for fotoner er:.,
Fordi bølgelængde og frekvens er fastlagt af hinanden, ligningen for den energi, der er indeholdt i en foton kan være skrevet på to forskellige måder:
eller
- = energi fotonen
- = Planck ‘ s konstant (6.62606957(29)×10-34 J·s )
- = foton-frekvensen
- = foton bølgelængde
- = lysets hastighed
En af de mærkeligste fund af kvantemekanikken er, at lys og andre små partikler, som fotoner, er enten bølger eller partikler, afhængigt af det eksperiment, der måler dem., Når lys passerer gennem et prisme, spredes de ud efter bølgelængde.
Modsat, bombardere metal med lys, og det viser en partikel side af sin natur, hvor kun fotoner, der har mere end en bestemt mængde energi frigive elektroner.
dette eksperiment, kaldet den fotoelektriske effekt, er det, der vandt Einstein hans Nobelpris. Fotoner med utilstrækkelig energi kan ramme metal, men vil ikke slå nogen elektroner løs., Fotoner, der overskrider en tærskelenergi, slår normalt elektronerne løs, men da fotonens energi bliver meget større end nødvendigt, mindskes sandsynligheden for, at den skubber en elektron ud. Således kan en lav total energi stråle af violet Lys skubbe elektroner fra et bestemt metal, hvor en høj energi rød stråle undlader at skubbe en. Da hver foton i den røde stråle har lavere energi, er der mange flere af dem. Denne opdagelse er, hvad der førte til kvantevolutionen i fysik., Klassisk fysik og intuition konkluderer begge fejlagtigt, at strålens samlede energi ville være den vigtigste faktor i udstødning af elektroner.
dette fænomen er vigtigt for fotovoltaiske cellers fysik.for at lære mere om fotoner kan du besøge hyperfysikfotoner og hyperfysik lyskvanta.