een foton is een lichtdeeltje dat in wezen een pakket elektromagnetische straling is. De energie van het foton hangt af van zijn frequentie (hoe snel het elektrische veld en het magnetische veld bewegen). Hoe hoger de frequentie, hoe meer energie het foton heeft. Natuurlijk heeft een lichtstraal veel fotonen. Dit betekent dat echt intens rood licht (veel fotonen, met iets lagere energie) meer kracht naar een bepaald gebied kan dragen dan minder intens blauw licht (minder fotonen met hogere energie).
de lichtsnelheid (c) in een vacuüm is constant., Dit betekent dat meer energetische (hoge frequentie) fotonen zoals X-stralen en gammastralen reizen met precies dezelfde snelheid als lagere energie (lage frequentie) fotonen, zoals die in het infrarood. Als de frequentie van een foton omhoog gaat, gaat de golflengte () omlaag, en als de frequentie daalt, neemt de golflengte toe. De vergelijking die deze drie grootheden voor fotonen relateert is:.,
Omdat de golflengte en de frequentie worden bepaald door elke andere, de vergelijking voor de energie die een foton kan worden geschreven in de twee verschillende manieren:
of
- = energie van het foton
- = de de constante van Planck (6.62606957(29)×10-34 J·s )
- = foton frequentie
- = foton golflengte
- = snelheid van het licht
Een van de vreemdste ontdekkingen van de quantum mechanica is dat licht en andere kleine deeltjes, zoals fotonen, ofwel golven of deeltjes afhankelijk van het experiment dat de maatregelen hen., Wanneer licht door het prisma gaat, verspreiden zij zich volgens de golflengte.
daarentegen bombarderen metaal met licht, en het toont een deeltje kant van zijn aard, waar alleen fotonen die meer dan een specifieke hoeveelheid energie vrijgeven elektronen.
Dit experiment, genaamd het foto-elektrisch effect, is wat Einstein zijn Nobelprijs won. Fotonen met onvoldoende energie kunnen metaal raken, maar stoten geen elektronen los., Fotonen die een drempelenergie overschrijden slaan meestal de elektronen los, maar als de energie van het foton veel groter wordt dan nodig, neemt de kans dat het een elektron uitstraalt af. Zo kan een lage totale energiestraal van violet licht elektronen uitwerpen uit een bepaald metaal, waar een hoge energie rode bundel er niet in slaagt om er een uit te werpen. Omdat elk foton in de rode bundel lagere energie heeft, zijn er veel meer van hen. Deze ontdekking leidde tot de kwantumrevolutie in de fysica., De klassieke fysica en intuïtie concluderen beiden ten onrechte dat de totale energie van de bundel de belangrijkste factor zou zijn bij het uitwerpen van elektronen.
dit fenomeen is belangrijk voor de fysica van fotovoltaïsche cellen.
ga voor meer informatie over fotonen naar hyperphysics fotonen en hyperphysics the quanta of light.