Un photon est une particule de lumière qui est essentiellement un paquet de rayonnement électromagnétique. L’énergie du photon dépend de sa fréquence (à quelle vitesse le champ électrique et le champ magnétique se tortillent). Plus la fréquence est élevée, plus le photon a d’énergie. Bien sûr, un faisceau de lumière a beaucoup de photons. Cela signifie que la lumière rouge vraiment intense (beaucoup de photons, avec une énergie légèrement inférieure) peut transporter plus de puissance dans une zone donnée que la lumière bleue moins intense (moins de photons avec une énergie plus élevée).
la vitesse de La lumière (c) dans le vide est constante., Cela signifie que les photons plus énergétiques (haute fréquence) comme les rayons X et les rayons gamma voyagent exactement à la même vitesse que les photons à faible énergie (basse fréquence), comme ceux de l’infrarouge. Comme la fréquence d’un photon augmente, la longueur d’onde () va vers le bas, et que la fréquence diminue, la longueur d’onde augmente. L’équation qui relie ces trois grandeurs pour les photons est: .,
étant donné que la longueur d’onde et la fréquence sont déterminées l’une par l’autre, l’équation de l’énergie contenue dans un photon peut être écrite de deux manières différentes:
ou
- = énergie du photon
- = constante de Planck (6,62606957(29)×10-34 J·s)
- = fréquence des photons
- = longueur> = vitesse de la lumière
l’une des découvertes les plus étranges de la mécanique quantique est que la lumière et d’autres petites particules, comme les photons, sont des ondes ou des particules selon l’expérience qui les mesure., Lorsque la lumière passe à travers un prisme, ils s’étalent selon la longueur d’onde.
au contraire, bombarder le métal avec de la lumière, et il affiche un côté particule de sa nature, où seuls les photons qui ont plus d’une quantité spécifique d’énergie libèrent des électrons.
Cette expérience, appelée l’effet photoélectrique, est ce qui a valu à Einstein son prix Nobel. Les Photons avec une énergie insuffisante peuvent frapper le métal,mais ne lâcheront aucun électron., Les Photons qui dépassent une énergie de seuil font habituellement frapper les électrons lâches, cependant, comme l’énergie du photon devient beaucoup plus grande que nécessaire la probabilité qu’il éjecte un électron diminue. Ainsi, un faisceau de lumière violette à faible énergie totale pourrait éjecter des électrons d’un métal particulier, où un faisceau rouge à haute énergie ne parvient pas à en éjecter un. Puisque chaque photon dans le faisceau rouge a une énergie plus faible, il y en a beaucoup plus. Cette découverte est ce qui a conduit à la révolution quantique en physique., La physique classique et l’intuition concluent à tort que l’énergie totale du faisceau serait le facteur le plus important dans l’éjection des électrons.
Ce phénomène est important pour la physique des cellules photovoltaïques.
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