foton jest cząstką światła, która zasadniczo jest pakietem promieniowania elektromagnetycznego. Energia fotonu zależy od jego częstotliwości (jak szybko porusza się pole elektryczne i pole magnetyczne). Im wyższa częstotliwość, tym więcej energii ma Foton. Oczywiście wiązka światła ma wiele fotonów. Oznacza to, że naprawdę intensywne światło czerwone (dużo fotonów, o nieco niższej energii) może przenosić więcej mocy do danego obszaru niż mniej intensywne światło niebieskie (mniej fotonów o wyższej energii).

prędkość światła (c) w próżni jest stała., Oznacza to, że fotony o większej energii (o wysokiej częstotliwości), takie jak promienie X i gamma, poruszają się z dokładnie taką samą prędkością, jak fotony o niższej energii (o niskiej częstotliwości), takie jak te w podczerwieni. Gdy częstotliwość fotonu rośnie, długość fali () spada, a gdy częstotliwość spada, długość fali wzrasta. Równanie, które odnosi się do tych trzech wielkości dla fotonów to: .,

ponieważ długość fali i częstotliwość są określane przez siebie, równanie energii zawartej w fotonie można zapisać na dwa różne sposoby:

lub

  • = energia fotonu
  • = stała Plancka (6.62606957(29)×10-34 J·s)
  • = częstotliwość fotonu
  • = długość fali fotonu
  • = prędkość światła

jednym z najdziwniejszych odkryć mechaniki kwantowej jest to, że światło i inne małe cząstki, takie jak fotony, są albo falami, albo cząstkami w zależności od eksperymentu, który je mierzy., Kiedy światło przechodzi przez pryzmat, rozchodzą się zgodnie z długością fali.

przeciwnie, bombarduje metal światłem i wyświetla stronę cząstek swojej natury, gdzie tylko fotony, które mają więcej niż określoną ilość energii, uwalniają elektrony.

ten eksperyment, zwany efektem fotoelektrycznym, jest tym, co zdobył Einstein Nagrodę Nobla. Fotony z niewystarczającą energią mogą uderzyć w metal, ale nie powalą żadnych elektronów., Fotony, które przekraczają energię progową, Zwykle wyrzucają elektrony, jednak ponieważ energia fotonu staje się znacznie większa niż jest to konieczne, prawdopodobieństwo wyrzucenia elektronu maleje. W ten sposób wiązka światła fioletowego o niskiej energii całkowitej może wyrzucać elektrony z określonego metalu, gdzie wiązka czerwona o wysokiej energii nie wyrzuca jednego. Ponieważ każdy Foton w wiązce czerwonej ma mniejszą energię, jest ich o wiele więcej. To odkrycie doprowadziło do kwantowej rewolucji w fizyce., Fizyka klasyczna i intuicja błędnie wnioskują, że całkowita energia wiązki byłaby najważniejszym czynnikiem w wyrzucaniu elektronów.

zjawisko to jest ważne dla fizyki ogniw fotowoltaicznych.

aby dowiedzieć się więcej o fotonach, odwiedź hiperfizykę fotonów i hiperfizyki kwanty światła.