Енергія фотона

Людині властиво намагатися пояснювати закони, відповідно до яких живе навколишній світ. На зорі Свідомості всі спостережувані природні явища приписувалися цілого сонму різних богів: дощ, грім, блискавка, вітер - всі вони зобов`язані своїм виникненням саме божествам. Потім містика поступилася місцем науці. Хоча вона ще була в зародковому стані, тим не менше, вже дозволяла допитливим умам пояснити частина природних явищ, при цьому не вдаючись до богів. Особливий інтерес представляв видиме світло. У спробах його хоч якось пояснити, було висунуто припущення, згідно з яким він є безперервним потоком якихось дрібних часток-корпускулами. Даної моделі дотримувався і активно її відстоював І. Ньютон. А раз є частка, значить вона повинна якимось чином характеризуватися.

Кожен знає, що якщо підставити руку під сонячні промені, то відчувається тепло. Відомо, що цей можливо завдяки випромінюванню. Але як саме випромінювання переносить тепло? Так і була відкрита енергія фотона - спочатку непрямим методом. А сама частинка отримала назву «квант світла». Енергія фотона широко використовується в сучасній техніці: наприклад, саме вона запускає механізм автоматичного відкривання дверей у великих торгових точках.

Можливість неможливого

Отже, фотон - це частинка світла, квант енергії. Однак подальші дослідження змусили засумніватися в точності корпускулярної моделі. Спочатку на деякі незвичайні властивості вказав Гюйгенс, а потім Юнг своїм досвідом з кількома щілинами виявив явище інтерференції і на його підставі блискуче довів ... хвильову природу світла. Здавалося б - можна ставити крапку, проте все виявилося набагато складніше. Важко повірити, але фотон проявляє властивості як частки, так і хвилі, причому одночасно. Результат будь-якого експерименту залежить від очікувань самого дослідника. Думка і намір якимось чином трансформують частинку в хвилю і назад. Енергія фотона при цьому залишається незмінною і може бути обчислена в рамках класичної електромагнітної теорії.

Термін «швидкість світла» безпосередньо пов`язаний з фотонами. Власне, 300 тис. Км / с - це та швидкість, з якою рухаються ці що не володіють масою частинки. Їх існування нероздільно з рухом: вже при своєму виникненні фотони переміщуються, формуючи промінь.

Енергія фотона

Енергія, швидкість і маса пов`язані між собою знаменитою формулою Ейнштейна E = mc2. Доповнивши її постійної Планка, отримуємо:

E = h * v,

де v - довжина хвилі світлового випромінювання (частота фотона) - h - константа Планка.

Скомпонувавши обидва рівняння, можна розрахувати масу:

m = (h * v) / c2

Повторимося, що так як дана частка існує тільки в русі, то отримане значення застосовно саме для такого стану.

Очевидно, що зі збільшенням довжини хвилі (Зростання частоти) стає більше і енергія. Однак людське око здатне вловлювати фотони з відносно малими власними енергіями. Це пояснюється значенням константи Планка, яка представлена числом в -34 ступеня, що дає вкрай малу енергію. Наприклад, найбільш інтенсивний колір - зелений. Але навіть його енергія становить 4 * 10 в ступені -19 Джоулів.

Післямова

Перехід від класичної механіки до сучасної квантової, в якій практично всі процеси мікросвіту можуть бути пояснені в рамках відповідних моделей, тривав до 1900-х років. Одна частина фізиків дотримувалася нової теорії, висловленої Ейнштейном, а інша ж - хвильової моделі світла, запропонованої Максвеллом. Остаточно сучасне уявлення про фотоні встановилося після експерименту з його розсіюванням електроном (так як останній перебуває поза атома, то для нього не застосовується поняття енергетичних оболонок).