Masa fotona je jednaka. Fotonska teorija svjetlosti

Moj nedavno objavljeni koncept kvazistacionarnog Univerzuma izazvao je na ovom sajtu čitavu buru meksičkih strasti, koje se ne stišaju do danas.

Jedan od faktora za odbacivanje ovog koncepta bio je problem postojanja mase mirovanja za foton. Mislim da nisam uspio sve uvjeriti u ispravnost svog mišljenja da foton ima masu mirovanja, pa sam odlučio da nastavim diskusiju, ali na malo drugačijem nivou razumijevanja.

Za početak, jednostavno sam pretražio internet tražeći informacije o tome što naučnici misle o masi fotona općenito i njegovoj masi mirovanja posebno. Toliko je toga napisano o ovoj temi da nije vrijedilo ni pokušavati sve analizirati - ni deset života ne bi bilo dovoljno za ovo. Iako, u suštini, nema velike razlike u mišljenjima. Stoga sam odabrao tri članka, uzeo najinformativnije odlomke iz njih i pozvao sve da zajedno razmisle o onome što je napisano. Zašto foton u mirovanju nema masu (i uopšte ne postoji)? Za to postoji nekoliko objašnjenja. Prvo - ovaj zaključak proizilazi iz formula . Drugo - jer svetlost ima dvostruku prirodu (je i val i tok čestica), onda, Očigledno, koncept mase je potpuno neprimjenjiv na zračenje . Treće je logično: zamislite točak koji se brzo okreće. Ako pogledate kroz njega, onda umjesto žbica možete vidjeti neku vrstu magle, izmaglice. Ali čim počnete da smanjujete brzinu rotacije, izmaglica postupno nestaje i nakon potpunog zaustavljanja ostaju samo žbice . U ovom primjeru, izmaglica je čestica koja se zove foton. Može se posmatrati samo u pokretu, i to strogo određenom brzinom..

Ako brzina padne ispod 300 hiljada km/s, foton nestaje

http://fb.ru/article/51422/kakova-massa-foton a “Ovaj zaključak proizilazi iz formula” je vrlo slab argument, makar samo iz jednostavnog razloga što ne fizičke formule

Zatim, očigledne kontradikcije su upadljive. Prema logici autora članka, foton ne može imati masu mirovanja različitu od nule, jer ima valna svojstva. Ali svako ko je proučavao kvantnu fiziku ili je barem upoznat sa Schrödingerovim i de Broglieovim jednačinama zna: ne samo foton, već i sve elementarne čestice bez izuzetka imaju valna svojstva. To znači, ako koristimo ovu logiku, ni proton ni elektron ne mogu imati masu mirovanja. Međutim, svi znamo da to nije istina. Stoga je primjena ovakve logike iznutra prema van apsolutno nezakonita.

Predstavljajući foton kao neku vrstu "maglice" koja se uočava kada se točak sa žbicama rotira, čini se da su autori članka potpuno izgubili bilo kakvo razumijevanje suštine problema. U redu, hajde da razmotrimo analogiju između “maglice” i fotona uspješnom. Ali čitamo dalje: "čim počnete da smanjujete brzinu rotacije, izmaglica postupno nestaje, a nakon potpunog zaustavljanja ostaju samo žbice." U ovoj analogiji, smanjenje brzine rotacije točka je ekvivalentno smanjenju brzine fotona. A zaustavljanje, nakon kojeg "ostaju samo žbice" potpuna je analogija stanja mirovanja fotona. Naime, dok su na ovaj način dokazivali da foton nema masu mirovanja, autori članka nisu ni primijetili kako su dokazali suprotno: da masa mirovanja fotona postoji!..

“Maglica” simbolizira valna svojstva fotona, koja postepeno nestaju kako se njegova brzina smanjuje. Šta simboliziraju žbice zaustavljenog točka? Foton u mirovanju koji nema valna svojstva. I ovakav pogled na problem je apsolutno legitiman. Zaista, u kvantnoj fizici samo pokretne čestice imaju valna svojstva. Stacionarni elektron ili proton ponašaju se isključivo kao čestica, ne pokazujući nikakva valna svojstva.

I posljednji gaf u citiranom članku: "Ako brzina padne ispod 300 hiljada km/s, foton nestaje." Gdje nestaje? Ovo je direktno kršenje zakona održanja energije. To znači da autori članka nisu u pravu u svom obrazloženju.

A evo još dva članka koji direktno navode da foton nema masu mirovanja.

Kada se koriste zavisnosti (8.4) i (8.5), obično se ne naglašava da je masa fotona koja se pojavljuje u ovim zavisnostima masa kretanja. a foton nema masu mirovanja. S tim u vezi, izražavaju se mišljenja da je masa fotona ista masa (pa čak i mjera materije) kao i masa čestica materije. Ovo je olakšano pogrešnom idejom o fotonu kao stabilnoj čestici. U stvarnosti, foton nije stabilna čestica i nema masu mirovanja.

http://rewolet.ru/book_79_chapter_67_%C2%A7_8.3._O_prirode_m ...

Foton je merni bozon. Nema masu mirovanja i električni naboj, stabilan.

Masa mirovanja fotona se smatra jednakom nuli, na osnovu eksperimenta i teorijskih opravdanja

Pošto je foton čestica bez mase, on se kreće u vakuumu brzinom c (brzina svjetlosti u vakuumu)

http://traditio-ru.org/wiki/Photon

Nakon čitanja gornjih citata, odmah se postavlja pitanje: da li je foton stabilan ili ne? U fizici čestica, "nestabilnost" čestice znači da čestica ima svojstvo raspadanja na dvije ili više elementarnih čestica. Na primjer, slobodni neutron živi 14-15 minuta, spontano (bez ikakvih vanjskih razloga), a zatim se raspada na tri čestice: proton, elektron i elektronski antineutrino.

Pitanje za zatrpavanje: Nakon kojeg vremena i na koje čestice se foton raspada? Ne tražite odgovore u referentnim knjigama ili na internetu, samo ćete gubiti vrijeme. Foton je stabilan. To znači da se drugi članak može sigurno poslati nakon prvog.

Pa, iz trećeg ovdje citiranog članka jasno je da je problem mase mirovanja fotona daleko od rješenja. „Masa mirovanja fotona razmisli jednako nuli, zasnovano na eksperimentu i teoretskom opravdanju." Pitanje: da li je lako otkriti masu jednaku 1,07721·10 -68 kg tokom eksperimenta? Da bismo shvatili razmjer poteškoća koje ovdje nastaju, vrijedi se prisjetiti još jednog bliskog problema Na osnovu eksperimenta i teorijskih opravdanja, naučni svet je verovao da je masa mirovanja neutrina jednaka nuli stoljeća, pojavili su se podaci da neutrino još uvijek ima energiju mirovanja reda nekoliko elektron-volti, što odgovara masi reda 10 -36 kg (≈ 10.000 puta manja od mase elektrona). I do sada eksperimentatori nisu bili u mogućnosti da dobiju nedvosmislen odgovor da li je masa neutrina zaista takva, ili je još uvijek nula, nije tako lako razlikovati masu od 10 -36 kg od nule, jedna od poteškoća ovdje je uzrokovana činjenicom da neutrino djeluje izuzetno slabo s materijom. Odnos je 10 32:1. To jest, neutrino je otprilike onoliko puta masivniji od fotona koliko je Sunce (čija masa iznosi 2·10 30 kg) masivnije od težine od 10 grama na ljekarničkoj vagi. Pa recite mi: ako postojanje kolosalne mirne mase neutrina još nije eksperimentalno dokazano ili opovrgnuto, da li je moguće zahtijevati od eksperimentatora odgovor na pitanje o postojanju male mase mirovanja fotona? Naravno da ne.

Stoga, nema činjeničnog razloga da se kategorički tvrdi da je masa mirovanja jednaka nuli.

Pa, posljednja izjava “Pošto je foton čestica bez mase, kreće se u vakuumu brzinom c (brzina svjetlosti u vakuumu)” je samo logična inverzija jednako nedokazane izjave “Foton se uvijek kreće brzinom od svjetlost, jer je njegova masa mirovanja nula".

Šta je, po mom mišljenju, razlog za stabilno vjerovanje u nultu masu mirovanja fotona? To je jednostavno. “Brzina svjetlosti” je a priori identificirana sa “brzinom fotona”. Ali u stvari, to treba shvatiti drugačije: brzina svjetlosti je brzina širenja elektromagnetnog vala kojeg stvara foton koji se kreće. U ovom slučaju, brzina kretanja samog fotona ne mora nužno da se podudara sa brzinom vala. Na kraju krajeva, de Broglieovi valovi koje stvaraju druge pokretne čestice šire se brzinama različitim od brzina samih čestica.

U svojoj modernoj interpretaciji, kvantna hipoteza navodi tu energiju E vibracije atoma ili molekula mogu biti jednake hν, 2 hν, 3 hν, itd., ali nema oscilacija s energijom u intervalu između dva uzastopna cijela broja koji su višekratnici . To znači da energija nije kontinuirana, kako se vjerovalo vekovima, već kvantizovano , tj. postoji samo u strogo određenim diskretnim dijelovima. Najmanji dio se zove kvant energije . Kvantna hipoteza se takođe može formulisati kao tvrdnja da se na atomsko-molekularnom nivou vibracije ne dešavaju nikakvim amplitudama. Prihvatljive vrijednosti amplitude povezane su sa frekvencijom oscilacija ν .

Godine 1905, Ajnštajn je izneo hrabru ideju koja je generalizovala kvantnu hipotezu i učinila je osnovom nova teorija Sveta ( kvantna teorija fotoelektrični efekat). Prema Ajnštajnovoj teoriji , svjetlo sa frekvencijomν ne samo emituje, kako je Planck pretpostavio, ali i širi se i apsorbira ga supstanca u odvojenim porcijama (kvantima), čija energija. Dakle, širenje svjetlosti ne treba posmatrati kao kontinuirani talasni proces, već kao tok diskretnih svjetlosnih kvanta lokaliziranih u prostoru, koji se kreće brzinom prostiranja svjetlosti u vakuumu ( With). Quantum elektromagnetno zračenje dobio ime foton .

Kao što smo već rekli, emisija elektrona sa površine metala pod uticajem zračenja koje pada na nju odgovara ideji svetlosti kao elektromagnetnog talasa, jer električno polje Elektromagnetski talas utiče na elektrone u metalu i neke od njih izbacuje. Ali Ajnštajn je skrenuo pažnju na činjenicu da se detalji fotoelektričnog efekta koji predviđaju talasna teorija i fotonska (kvantno korpuskularna) teorija svetlosti značajno razlikuju.

Dakle, možemo izmeriti energiju emitovanog elektrona na osnovu teorije talasa i fotona. Da bismo odgovorili na pitanje koja teorija je poželjnija, razmotrimo neke detalje fotoelektričnog efekta.

Počnimo s teorijom valova i pretpostavimo to ploča je osvijetljena monohromatskim svjetlom. svetlosni talas karakteriziraju parametri: intenzitet i učestalost(ili talasne dužine). Talasna teorija predviđa da kada se ove karakteristike promijene, nastaju sljedeći fenomeni:

· sa povećanjem intenziteta svetlosti treba da raste broj izbačenih elektrona i njihova maksimalna energija, jer veći intenzitet svjetlosti znači veću amplitudu električno polje, a jače električno polje izvlači elektrone sa većom energijom;

nokautirani elektroni; kinetička energija zavisi samo od intenziteta upadne svjetlosti.

Fotonska (korpuskularna) teorija predviđa nešto sasvim drugo. Prije svega, napominjemo da u monokromatskom snopu svi fotoni imaju istu energiju (jednaku hν). Povećanje intenziteta svetlosnog snopa znači povećanje broja fotona u snopu, ali ne utiče na njihovu energiju ako frekvencija ostane nepromenjena. Prema Ajnštajnovoj teoriji, elektron se otkine sa površine metala kada se jedan foton sudari sa njim. U ovom slučaju, sva energija fotona se prenosi na elektron, a foton prestaje da postoji. Jer elektroni se drže u metalu privlačnim silama potrebna je minimalna energija da bi se elektron izbio s površine metala A(koja se zove radna funkcija i za većinu metala je reda veličine nekoliko elektron volti). Ako je frekvencija ν upadne svjetlosti mala, tada energija i energija fotona nisu dovoljne da izbiju elektron s površine metala. Ako je , tada elektroni lete s površine metala, i energije u takvom procesu je očuvana, tj. energija fotona ( hν) je jednako kinetička energija emitovani elektron plus rad izbacivanja elektrona iz metala:

Jednačina (2.3.1) se zove Einsteinova jednadžba za vanjski fotoelektrični efekat.

Na osnovu ovih razmatranja, fotonička (korpuskularna) teorija svjetlosti predviđa sljedeće.

1. Povećanje intenziteta svjetlosti znači povećanje broja upadnih fotona, koji izbijaju više elektrona sa metalne površine. Ali pošto je energija fotona ista, maksimalna kinetička energija elektrona se neće promijeniti ( potvrđeno I zakon fotoelektričnog efekta).

2. Kako frekvencija upadne svjetlosti raste, maksimalna kinetička energija elektrona raste linearno u skladu s Ajnštajnovom formulom (2.3.1). ( Potvrda II zakon fotoelektričnog efekta). Grafikon ove zavisnosti je prikazan na Sl. 2.3.

,

Rice. 2.3

3. Ako je frekvencija ν manja od kritične frekvencije, elektroni se ne izbacuju s površine (III zakon).

Dakle, vidimo da su predviđanja korpuskularne (fotonske) teorije veoma različita od predviđanja teorije talasa, ali se veoma dobro poklapaju sa tri eksperimentalno utvrđena zakona fotoelektričnog efekta.

Ajnštajnovu jednačinu potvrdili su Milikanovi eksperimenti izvedeni 1913–1914. Glavna razlika u odnosu na Stoletovljev eksperiment je u tome što je metalna površina očišćena u vakuumu. Proučavana je ovisnost maksimalne kinetičke energije o frekvenciji i određena Planckova konstanta h.

Godine 1926. ruski fizičari P.I. Lukirsky i S.S. Priležajev je koristio metodu vakuumskog sfernog kondenzatora za proučavanje fotoelektričnog efekta. Anoda su bili posrebreni zidovi staklenog sfernog cilindra, a katoda lopta ( R≈ 1,5 cm) od metala koji se proučava, postavljen u centar sfere. Ovaj oblik elektroda omogućio je povećanje nagiba strujno-naponske karakteristike i time preciznije određivanje napona usporavanja (i, posljedično, h). Vrijednost Plankove konstante h, dobiven iz ovih eksperimenata, u skladu je s vrijednostima pronađenim drugim metodama (iz zračenja crnog tijela i iz kratkovalne ivice kontinuiranog spektra rendgenskih zraka). Sve je to dokaz ispravnosti Einsteinove jednadžbe, a ujedno i njegove kvantne teorije fotoelektričnog efekta.

Da bi objasnio toplotno zračenje, Planck je predložio da svetlost emituju kvanti. Ajnštajn je, objašnjavajući fotoelektrični efekat, sugerisao da svetlost apsorbuju kvanti. Ajnštajn je takođe sugerisao da se svetlost širi kvantima, tj. u porcijama. Kvant svetlosne energije se naziva foton . One. ponovo smo došli do koncepta korpuskule (čestice).

Najdirektniju potvrdu Ajnštajnove hipoteze dao je Botheov eksperiment koji je koristio metodu slučajnosti (slika 2.4).

Rice. 2.4

Tanka metalna folija F postavljen između dva brojača za gasno pražnjenje SCH. Folija je bila osvijetljena slabim snopom rendgenskih zraka, pod čijim je utjecajem i sama postala izvor rendgenskih zraka (ovaj fenomen se naziva rendgenska fluorescencija). Zbog niskog intenziteta primarnog snopa, broj kvanta koje emituje folija bio je mali. Kada su kvanti udarili na brojač, mehanizam se aktivirao i na pokretnoj papirnoj traci je napravljena oznaka. Kada bi emitovana energija bila ravnomjerno raspoređena u svim smjerovima, kao što slijedi iz koncepta valova, oba brojača bi morala raditi istovremeno i oznake na traci bi bile jedna naspram druge. U stvarnosti, postojao je potpuno nasumičan raspored oznaka. Ovo se može objasniti samo činjenicom da se u pojedinačnim aktima emisije pojavljuju svjetlosne čestice koje lete u jednom ili drugom smjeru. Tako je eksperimentalno dokazano postojanje posebnih svjetlosnih čestica – fotona.

Foton ima energiju . Za vidljivu svjetlost, valna dužina λ = 0,5 µm i energija E= 2,2 eV, za X-zrake λ = µm i E= 0,5 eV.

Foton ima inercijsku masu , što se može naći iz relacije:

Foton putuje brzinom svjetlosti c= 3·10 8 m/s. Zamijenimo ovu vrijednost brzine u izraz za relativističku masu:

.

Foton je čestica koja nema masu mirovanja. Može postojati samo ako se kreće brzinom svjetlosti c .

Nađimo vezu između energije i impulsa fotona.

Znamo relativistički izraz za impuls:

A za energiju:

foton – elementarna čestica, kvant elektromagnetnog zračenja.

Energija fotona: ε = hv, gdje je h = 6,626 · 10 -34 J s – Plankova konstanta.

Masa fotona: m = h·v/c 2 . Ova formula se dobija iz formula

ε = hv i ε = m·c 2. Masa, definisana formulom m = h·v/c 2, je masa fotona koji se kreće. Foton nema masu mirovanja (m 0 = 0), jer ne može postojati u stanju mirovanja.

Moment fotona: Svi fotoni se kreću brzinom c = 3·10 8 m/s. Očigledno je impuls fotona P = m c, što znači da

P = h·v/c = h/λ.

4. Eksterni fotoelektrični efekat. Strujno-naponske karakteristike fotoelektričnog efekta. Stoletovljevi zakoni. Ajnštajnova jednačina

Eksterni fotoelektrični efekat je fenomen emisije elektrona od strane supstance pod uticajem svetlosti.

Ovisnost struje od napona u kolu naziva se strujno-naponska karakteristika fotoćelije.

1) Broj fotoelektrona N’e izbačenih iz katode u jedinici vremena proporcionalan je intenzitetu svjetlosti koja pada na katodu (Stoletovljev zakon). Ili drugim riječima: struja zasićenja je proporcionalna snazi ​​zračenja koje pada na katodu: Ń f = P/ε f.

2) Maksimalna brzina V max koju elektron ima na izlazu iz katode zavisi samo od frekvencije svetlosti ν i ne zavisi od njenog intenziteta.

3) Za svaku supstancu postoji granična frekvencija svjetlosti ν 0, ispod koje se fotoelektrični efekat ne opaža: v 0 = A out /h. Einsteinova jednadžba: ε = A out + mv 2 max /2, gdje je ε = hv energija apsorbiranog fotona, A out je radna funkcija elektrona koji napušta supstancu, mv 2 max /2 je maksimalna kinetička energija emitovani elektron.

Ajnštajnova jednačina je, zapravo, jedan od oblika pisanja zakona održanja energije. Struja u fotoćeliji će prestati ako se svi emitovani fotoelektroni uspore prije nego što stignu do anode. Da biste to učinili, potrebno je na fotoćeliju primijeniti reverzni (držajući) napon u, čija se vrijednost također nalazi iz zakona održanja energije:

|e|u z = mv 2 max /2.

5. Lagani pritisak

Lagani pritisak je pritisak koji vrši svjetlost koja pada na površinu tijela.

Ako svjetlost posmatramo kao tok fotona, onda, prema principima klasične mehanike, čestice pri udaru u tijelo moraju prenijeti zamah, drugim riječima, izvršiti pritisak. Ovaj pritisak se ponekad naziva i radijacionim pritiskom. Da biste izračunali svjetlosni pritisak, možete koristiti sljedeću formulu:

str = W/c (1+ str), gdje je W količina energije zračenja koja normalno pada na 1 m2 površine u 1 s; c je brzina svjetlosti, str- koeficijent refleksije.

Ako svjetlost pada pod uglom u odnosu na normalu, tada se pritisak može izraziti formulom:

6. Comptonov efekat i njegovo objašnjenje

Komptonov efekat (Compton effect) je pojava promene talasne dužine elektromagnetnog zračenja usled njegovog rasejanja elektronima.

Za rasejanje stacionarnim elektronom, frekvencija raspršenog fotona je:

gdje je ugao raspršenja (ugao između smjerova širenja fotona prije i poslije raspršenja).

Comptonova talasna dužina je parametar dužine dimenzije karakterističan za relativističke kvantne procese.

λ S = h/m 0 e c = 2,4∙10 -12 m – Comptonova talasna dužina elektrona.

Comptonov efekat se ne može objasniti u okviru klasične elektrodinamike. Sa stanovišta klasične fizike, elektromagnetski val je kontinuirani objekt i, kao rezultat raspršenja slobodnim elektronima, ne bi trebao mijenjati svoju valnu dužinu. Komptonov efekat je direktan dokaz kvantizacije elektromagnetnog talasa, drugim rečima, potvrđuje postojanje fotona. Komptonov efekat je još jedan dokaz validnosti talasno-čestičnog dualnosti mikročestica.

U ljudskoj prirodi je da pokušava objasniti zakone po kojima živimo. svet oko nas. U zoru Svijesti, sve uočeno pripisano je čitavom nizu različitih grmljavina, munja, vjetra - svi oni svoj izgled duguju božanstvima. Tada je misticizam ustupio mjesto nauci. Iako je još bio u povojima, ipak je već dopuštao radoznalim umovima da objasne dio prirodne pojave, bez pribjegavanja bogovima. Od posebnog interesa je bilo vidljivo svetlo. U pokušajima da se to nekako objasni, sugerirano je da se radi o kontinuiranom toku nekih sićušnih čestica-telešaca. I. Newton se držao ovog modela i aktivno ga branio. A pošto postoji čestica, ona se mora na neki način okarakterisati.

Svi znaju da ako stavite ruku pod sunčeve zrake, osjećate toplinu. Poznato je da je to moguće zbog zračenja. Ali kako tačno zračenje prenosi toplotu? Tako je otkrivena energija fotona – prvo indirektnom metodom. A sama čestica nazvana je "kvantom svjetlosti". Energija fotona se široko koristi u moderna tehnologija: na primjer, ona je ta koja pokreće mehanizam za automatsko otvaranje vrata u velikim maloprodajnim objektima.

Mogućnost nemogućeg

Dakle, foton je čestica svjetlosti, kvant energije. Međutim, dalja istraživanja su dovela u sumnju tačnost korpuskularnog modela. Prvo na nekima neobična svojstva Hajgens je ukazao, a potom je Jung svojim eksperimentom sa nekoliko proreza otkrio fenomen interferencije i na osnovu toga sjajno dokazao ... talasnu prirodu svetlosti. Čini se da tome možemo stati na kraj, ali sve se pokazalo mnogo komplikovanije. Teško je povjerovati, ali foton pokazuje svojstva i čestice i talasa, i to u isto vrijeme. Rezultat svakog eksperimenta ovisi o očekivanjima samog istraživača. Misao i namjera nekako transformišu česticu u talas i nazad. Energija fotona ostaje nepromijenjena i može se izračunati u okviru klasične elektromagnetske teorije.

Termin "brzina svjetlosti" je direktno povezan sa fotonima. Zapravo, 300 hiljada km/s je brzina kojom se kreću ove čestice bez mase. Njihovo postojanje je neodvojivo od kretanja: čak i kada se pojave, fotoni se kreću, formirajući snop.

Energija fotona

Energija, brzina i masa su međusobno povezane poznatim E=mc2. Dopunjujući ga Planckovom konstantom, dobijamo:

gdje je v valna dužina svjetlosnog zračenja (frekvencija fotona); h je Plankova konstanta.

Ponovimo, budući da ova čestica postoji samo u pokretu, dobijena vrijednost je primjenjiva upravo za takvo stanje.

Očigledno, kako se frekvencija povećava, tako se povećava i energija. Međutim, ljudsko oko je sposobno da detektuje fotone sa relativno malim unutrašnjim energijama. To se objašnjava vrijednošću Planckove konstante, koja je predstavljena brojem na -34 stepen, što daje izuzetno nisku energiju. Na primjer, najintenzivnija boja je zelena. Ali čak je i njegova energija 4*10 na snagu od -19 džula.

Pogovor

Prijelaz sa klasične mehanike na modernu kvantnu mehaniku, u kojoj se gotovo svi procesi mikrosvijeta mogu objasniti u okviru odgovarajućih modela, nastavio se sve do 1900-ih. Jedan dio fizičara se držao onoga što je izrazio Ajnštajn, dok se drugi pridržavao talasnog modela svjetlosti koji je predložio Maxwell. Moderna ideja fotona konačno je uspostavljena nakon eksperimenta s njegovim rasipanjem elektronom (pošto se potonji nalazi izvan atoma, koncept energetskih ljuski na njega nije primjenjiv).

Manje od atoma

Foton je subnuklearni mikro-objekt koji se ne može podijeliti na sastavne dijelove. Nema vlastitu masu i električno je neutralan. Ovo je najmanja, nedjeljiva čestica elektromagnetnog zračenja. Photon

kreće se brzinom svjetlosti i postoji samo u pokretu. Nemoguće ga je zaustaviti. Njegova masa mirovanja je nula, pa se ili kreće brzinom svjetlosti ili uopće ne postoji. On ne može biti van pokreta. Prema nekim naučnicima, foton nije čestica, već elektromagnetski talas. Međutim, ovo mišljenje je kontroverzno.

O prirodi svjetlosti

Prvi naučnik koji je došao na ideju da se svjetlost sastoji od sitnih nevidljivih čestica bio je arapski zvaničnik Abu al-Haytham. Ovu ideju je izrazio 1021. godine u svojoj “Knjizi o optici”. Stotine godina kasnije, 1873. godine, Maxwell, britanski naučnik, napravio je revoluciju u ovoj oblasti. Došao je do zaključka da su svjetlost elektromagnetski valovi. Istina, u to vrijeme njegova teorija u nekim aspektima

nije bilo tačno. Nadalje, studiranje raznih elektromagnetne pojave, došao je do još jednog logičnog zaključka. Njegovo najvažnije otkriće bilo je da svjetlost neizbježno vrši pritisak na prepreku. Ovaj fenomen se zasniva na činjenici da fotoni koji se kreću prenose svoj zamah na molekule ili atome koje naiđu na putu. Ovu Maksvelovu izjavu potvrdio je N.P. Impuls fotona jednak je omjeru Planckove konstante i talasne dužine svjetlosti. Ovo se može izraziti kroz formulu p=h/λ.

Koristeći... fotone

Možda će se, nakon nekog vremena, čovječanstvo potpuno prebaciti na novi izgled energent koji će biti mnogo jeftiniji i efikasniji od gasa, nafte ili uglja. Dovoljno je reći da se već nalazi skoro svuda. Između ostalog, ovaj izvor energije se ne može monopolizirati, što će dati mnoge prednosti u odnosu na korištenje plina, struje itd. Šta je to? Ovo je energija fotona. Već se koristi pomoću solarne energije

baterije. Energija fotona je proizvod Planckove konstante i frekvencije zračenja. Ovo se može izraziti kroz formulu: e=hv. Slovo v u ovom slučaju označava frekvenciju fotona. Gustina sunčevo zračenje na nivou tla je oko hiljadu vati po kvadratni metar. Ovaj moćni i kontinuirani tok fotona koji dolazi od zvijezde najbliže našoj planeti može se pretvoriti u električna energija. Kako? Zamislite ravan kvadrat sa zakošenim uglovima, napravljen od silikona, čiji je prečnik obično 12,5 cm. Ovo je fotoelektrični pretvarač. Može biti mono- ili multikristalna. Od takvih delova se prave solarni paneli. Oni pretvaraju energiju fotona u električnu. Efikasnost pretvarača može varirati od 5 do 17 posto, ovisno o vrsti i strukturi. Uprkos tome, sunčeva svetlost(čitaj - energija fotona) je obećavajući izvor besplatne električne energije. Specijalni paneli koji ga recikliraju instalirani su u mnogim domovima u Evropi. Može se dati još impresivniji primjer - u naše vrijeme pojavili su se automobili s baterijama napunjenim sunčevom svjetlošću.