en foton är en ljuspartikel som i huvudsak är ett paket av elektromagnetisk strålning. Fotonens energi beror på dess frekvens (hur snabbt det elektriska fältet och magnetfältet vickar). Ju högre frekvens desto mer energi har fotonen. Naturligtvis har en ljusstråle många fotoner. Detta innebär att riktigt intensivt rött ljus (massor av fotoner, med något lägre energi) kan bära mer kraft till ett visst område än mindre intensivt blått ljus (färre fotoner med högre energi).
ljusets hastighet (C) i vakuum är konstant., Det betyder mer energiska (högfrekventa) fotoner som röntgenstrålar och gammastrålar färdas med exakt samma hastighet som lägre energi (lågfrekventa) fotoner, som de i infrarött. När frekvensen av en foton går upp, går våglängden () ner, och när frekvensen går ner ökar våglängden. Ekvationen som relaterar dessa tre kvantiteter för fotoner är:.,
eftersom våglängd och frekvens bestäms av varandra, kan ekvationen för den energi som finns i en foton skrivas på två olika sätt:
eller
- = energin i fotonen
- = Planckens konstant (6.62606957(29)×10-34 J·s )
- = fotonfrekvens
- = fotonvåglängd
- = ljusets hastighet
eftersom våglängd och frekvens bestäms av varandra, kan ekvationen för den energi som finns i en foton skrivas på två olika sätt:
eller
- = ljusets våglängd
= ljusets
en av de märkligaste upptäckterna av kvantmekanik är att ljus och andra små partiklar, som fotoner, antingen är vågor eller partiklar beroende på experimentet som mäter dem., När ljuset passerar genom ett prisma sprider de sig enligt våglängd.
Contrarily, bombardmetall med ljus, och det visar en partikel sida av dess natur, där endast fotoner som har mer än en viss mängd energi release elektroner.
detta experiment, som kallas den fotoelektriska effekten, är det som vann Einstein hans Nobelpris. Fotoner med otillräcklig energi kan slå metall, men kommer inte att slå några elektroner lös., Fotoner som överstiger en tröskelenergi brukar slå elektronerna lös, men eftersom fotonens energi blir mycket större än nödvändigt minskar sannolikheten för att den utstöter en elektron. Således kan en låg total energistråle av violett ljus mata ut elektroner från en viss metall, där en hög energi röd stråle misslyckas med att mata ut en. Eftersom varje foton i den röda strålen har lägre energi finns det många fler av dem. Denna upptäckt är vad som ledde till kvantrevolutionen i fysiken., Klassisk fysik och intuition drar båda felaktigt slutsatsen att strålens totala energi skulle vara den viktigaste faktorn vid utstötning av elektroner.
detta fenomen är viktigt för fysiken i fotovoltaiska celler.
om du vill veta mer om fotoner besök hyperfysik fotoner och hyperfysik kvanta av ljus.