Los foton Mereka adalah partikel cahaya, ditentukan sebagai kuantum energi elektromagnetik atau cahaya.Foton bergerak dalam segala hal dan dalam ruang hampa mereka memiliki kecepatan cahaya yang stabil untuk semua yang ada. Pelajari lebih lanjut tentang topik ini di artikel ini!
Apa itu Foton?
Ketika kita berpikir tentang cahaya, kita tidak benar-benar berpikir tentang terbuat dari apa, ini sebenarnya adalah subjek dari salah satu argumen terpenting dalam fisika, untuk waktu yang lama, fisikawan dan Ilmuwan penting mereka mencoba untuk menentukan apakah cahaya adalah gelombang atau partikel.
Ada fisikawan abad ke-XNUMX yang sangat percaya bahwa cahaya terbuat dari unit dasar, tetapi sifat-sifat tertentu seperti pembiasan menyebabkan cahaya direklasifikasi sebagai gelombang, tidak lain dari Einstein untuk memecahkan masalah, berkat dia dan pekerjaan dari orang lain. fisikawan terkenal, kita tahu lebih banyak tentang Foton.
Penting untuk dicatat bahwa Foton adalah partikel utama cahaya, mereka memiliki partisipasi unik baik dalam partikel maupun gelombang, inilah yang memungkinkan foton keterlibatan unik seperti perubahan dan difusi, bagaimanapun, partikel cahaya tidak persis sama dengan partikel dasar lainnya.
Mereka memiliki karakteristik menarik yang tidak umum diamati, pertama, sampai sekarang fisikawan berteori bahwa Foton tidak bermassa, mereka memiliki beberapa karakteristik partikel seperti momentum sudut, tetapi frekuensinya tidak tergantung pada pengaruh massa, mereka juga tidak membawa muatan .
Foton pada dasarnya adalah bagian yang paling terlihat dari spektrum elektromagnetik, ini adalah salah satu terobosan besar yang Einstein dan bapak fisika kuantum, Planck buat tentang sifat cahaya, tautan inilah yang ada di balik efek fotolistrik yang memungkinkan energi matahari .
Karena cahaya adalah bentuk energi lain, ia dapat ditransfer atau diubah menjadi jenis lain, dalam kasus efek fotolistrik, energi Foton cahaya ditransfer melalui foton yang bertabrakan dengan atom-atom suatu bahan tertentu, hal ini menyebabkan atom yang dipukul kehilangan elektron dan menghasilkan listrik.
Umum
Foton memainkan peran kunci dalam pendirian fisika kuantum, studi tentang sifat foton membuka kelas baru partikel fundamental yang disebut partikel kuantum, berkat foton, kita tahu bahwa semua partikel kuantum memiliki sifat gelombang dan partikel, kita juga tahu bahwa energi dapat diukur secara diam-diam pada skala kuantum.
Foton juga memainkan peran penting dalam teori relativitas Einstein. Tanpa dia Foton kita tidak akan memahami pentingnya kecepatan cahaya dan dengan itu pemahaman tentang interaksi ruang dan waktu yang dihasilkannya.
Kita sekarang tahu bahwa kecepatan cahaya tidak dapat dipecah dengan cara alami, karena akan membutuhkan energi dalam jumlah tak terbatas, sesuatu yang tidak mungkin dilakukan di alam semesta kita, jadi tanpa foton kita tidak akan menganggap pengetahuan tentang alam semesta kita bahwa kita sekarang punya.
Properti
Foton adalah partikel netral tak bermassa, putaran foton adalah partikel boson, tetapi karena massa diam nol, heliksitas adalah fitur yang paling cocok, proyeksi putaran partikel ke arah gerak.
Massa sisa foton dianggap sama dengan nol, menurut percobaan, perbedaan massa foton dari nol akan menyebabkan hamburan gelombang elektromagnetik di ruang hampa, yang akan menodai gambar galaksi yang diamati di langit. dan pembenaran teoretis.
Dalam teori medan kuantum itu memanifestasikan dirinya ketika massa foton tidak sama dengan nol, maka gelombang elektromagnetik akan memiliki tiga keadaan polarisasi, bukan dua, ini berarti bahwa kecepatan foton, seperti kecepatan partikel apa pun tanpa massa sama dengan kecepatan cahaya.
Foton mengacu pada boson kalibrasi, ia terlibat dalam gaya elektromagnetik dan gravitasi, foton menghabiskan sebagian waktu sebagai partikel virtual, vektor meson atau sebagai pasangan hadron-hadron virtual, karena fenomena ini foton dapat berpartisipasi dalam interaksi yang kuat.
Bukti partisipasi foton dalam interaksi kuat adalah fotoproduksi meson dalam proton dan neutron, serta pembentukan ganda nukleon dalam proton dan inti, penampang untuk fotoproduksi nukleon oleh proton dan neutron sangat dekat satu sama lain. lainnya. yang lain.
Foton diekspresikan dalam banyak proses alami, seperti ketika muatan listrik diaduk dengan cepat, ketika sebuah atom atau nukleus berpindah dari keadaan tereksitasi ke keadaan dengan energi lebih rendah, atau ketika pasangan elektron-positron musnah, dalam proses sebaliknya, eksitasi atom, produksi pasangan elektron-positron, hidrasi foton terjadi.
fotodisosiasi
Ini adalah penguraian senyawa apa pun menjadi fotonKarena interaksi antara satu atau lebih foton dengan molekul target, fotodisosiasi tidak terbatas pada cahaya tampak.
Setiap foton dengan energi yang cukup dapat mempengaruhi ikatan kimia suatu senyawa kimia, karena energi foton berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya, gelombang elektromagnetik dengan energi cahaya tampak atau lebih tinggi, seperti sinar ultraviolet, petir X dan sinar gamma biasanya terlibat dalam reaksi semacam itu.
aplikasi teknologi
Sumber fotonik adalah salah satu teknologi yang memungkinkan paling penting untuk teknologi kuantum, fleksibilitasnya telah menjadi salah satu landasan bidang ini, memungkinkan teori dan eksperimen dalam optik kuantum dan ilmu informasi kuantum berkembang pesat seiring berjalannya waktu.
Sebutir cahaya, sejumlah cahaya, dikenal sebagai foton, mudah untuk menghasilkan banyak Foton, ketika Anda menyinari cahaya, atau jika Anda menginginkan sesuatu yang lebih istimewa, laser, tetapi ini menghasilkan keadaan cahaya klasik, kami sedang mengembangkan teknologi kuantum bahwa mereka mampu menghasilkan satu kuanta, atau mungkin dua kuanta terjerat, cahaya pada suatu waktu.
Hanya dalam rezim ini di mana sifat kuantumnya dapat dijamin, dirancang dan dieksploitasi untuk aplikasi yang muncul, komunikasi kuantum adalah area di mana teknologi yang memungkinkan kunci ini sangat penting, tetapi mereka juga berguna untuk sensor fotonik atau dalam konteks internet kuantum , menghubungkan teknologi kuantum lain yang berbeda dan jauh.
Ada berbagai teknologi yang berbeda dari proses non-linier di mana: foton laser menurun menjadi dua foton berkorelasi atau terjerat, sudah ada berbagai pilihan di sini, tetapi baru-baru ini telah berfokus pada pemanfaatan solusi fotonik terintegrasi untuk membuatnya lebih terukur.
Properti yang menarik adalah jika Anda mendeteksi salah satu Foton yang Anda tahu yang lain juga dihasilkan, ini disebut sumber Foton Tunggal yang diiklankan, tantangan berikutnya adalah sumber Foton Tunggal yang benar yang memancarkan foton sesuai permintaan, setiap kali kita menekan tombol.
Ini sekali lagi dibuat menggunakan berbagai teknik dan bahan dan kemajuan telah signifikan dalam beberapa tahun terakhir dan sudah beberapa perusahaan Eropa yang menjual perangkat ini.
struktur
Los foton mereka kompleks karena mereka adalah kuanta cahaya, mereka berperilaku sebagai gelombang dan sebagai partikel, persamaan Maxwell menggambarkan cahaya sebagai medan listrik bolak-balik dan medan magnet bolak-balik yang bergerak dengan kecepatan cahaya.
Einstein menunjukkan bahwa foton memiliki sifat partikel, foton tidak memiliki massa, tetapi memiliki energi dan momentum, karena tidak memiliki massa, ia harus bergerak dengan kecepatan cahaya.
Mekanika kuantum menggambarkan medan listrik dan magnet yang disebabkan oleh pertukaran Foton virtual, oleh karena itu ada hubungan yang kuat antara Foton dan medan listrik dan magnet, Foton berinteraksi kuat dengan partikel bermuatan.
Partikel lain seperti elektron juga dapat berperilaku seperti partikel dan gelombang, elektron dianggap partikel titik tanpa ukuran, foton tidak berperilaku seperti partikel titik, mereka berperilaku seolah-olah memiliki ukuran yang terkait dengan panjang gelombang.
Contoh yang baik dari ini adalah reflektor jala, pintu oven microwave memiliki jaring logam yang mencegah gelombang mikro keluar, tetapi membiarkan cahaya masuk sehingga Anda dapat melihat proses memasak, ini berarti gelombang mikro foton gelombang mikro terlalu besar untuk melewati mesh dan dipantulkan. Memiliki ukuran berarti memiliki struktur.
Struktur foton berasal dari fluktuasi kuantum dalam teori medan kuantum fermion dan anti-fermion dan telah menjadi fitur elektrodinamika yang mapan secara eksperimental sejak penemuan positron.
Dalam hamburan inelastis dalam, virtualitas Foton Hingga memastikan bahwa skala waktu di mana proses berlangsung singkat dan foton bertindak sebagai boson pertukaran titik, menuju virtualitas foton yang lebih kecil, foton menjadi hampir nyata dan dalam fotoproduksi, dapat berfluktuasi ke keadaan hadronik terakhir.
Apakah Foton Itu Gelombang atau Partikel?
Foton adalah gelombang elektromagnetik, namun, beberapa karakteristiknya menunjukkan bahwa ia juga berperilaku sebagai kumpulan partikel, inilah yang disebut dualitas gelombang-partikel, ketika kita mempertimbangkan semua objek alam semesta mikroskopis.
Gelombang elektromagnetik seperti cahaya melampaui tanpa media material, cahaya adalah gelombang sinusoidal dan vektor karena fakta bahwa energi cahaya ditransfer oleh gelombang elektromagnetik, itu dikembangkan oleh medan listrik E dan medan magnet B tegak lurus satu sama lain , sefasa dengan panjang gelombang yang sama dan tegak lurus arah rambat gelombang, maka gelombang cahaya tegak lurus.
Foton dalam Fisika Partikel
Dalam mekanika Newton, momentum didefinisikan sebagai produk dari massa benda dan kecepatannya, teori relativitas menggeneralisasi gagasan ini untuk partikel yang bergerak dengan kecepatan cahaya, partikel seperti itu bisa ada, mereka memiliki massa nol dan momentumnya adalah perbandingan energi partikel dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa.
Pertanyaan negara hanya dapat dijawab dengan mempertimbangkan ketelitian metodologis Einstein, khususnya di bidang kuanta. Einstein selalu membedakan karya-karya ini dari karya-karya yang berhubungan dengan relativitas, dia sangat sadar bahwa dia maju di tanah yang rapuh.
Jika karyanya tentang relativitas, meskipun sangat berani, menjawab pertanyaan yang telah lama diperdebatkan, konsep foton, di sisi lain, menentang interpretasi gelombang cahaya, yang diterima selama beberapa dekade oleh fisikawan, mengusulkan visi lain. membutuhkan argumen yang baik, banyak kehati-hatian dan presisi tinggi.
Untuk apa foton digunakan?
Kedua foton dan proton dapat digunakan untuk mentransfer energi dalam radiosurgery, foton mereka adalah alikuot diskrit energi yang dihasilkan dalam gamma atau iradiasi, sedangkan sinar gamma dan sinar-X terdiri dari Foton.
Foton mereka diproduksi dengan cara yang berbeda, sinar gamma, digunakan dalam bedah radio Gamma Knife, menggunakan Foton yang dibuat oleh peluruhan radioaktif, sedangkan sinar-X yang digunakan dalam bedah radio akselerator linier menggunakan Foton.
Kapan konsep foton pertama kali muncul?
Konsep tersebut terjadi pada tahun 1905 dalam penjelasan Albert Einstein, di mana ia mengangkat adanya paket energi yang bijaksana selama transmisi cahaya, pada awal tahun 1900, konsep Teori Quantum Planck telah membuka jalan bagi konsep tersebut dengan menjelaskan bahwa radiasi panas diekspresikan dan ditarik dalam mekanisme yang berbeda, atau kuanta.
Konsep ini mulai digunakan secara umum setelah fisikawan Amerika Arthur Compton mendemonstrasikan pada tahun 1923, dengan sifat radiografi sel darah, namun istilah foton tidak digunakan sampai tahun 1926, energi foton bergantung pada frekuensi radiasi.
Ada Foton dari semua energi, dari sinar gamma energi tinggi dan sinar-X, melalui cahaya tampak, hingga gelombang inframerah dan radio energi rendah, semuanya foton Mereka melakukan perjalanan dengan kecepatan cahaya.
Apa hubungan Foton dengan energi surya fotovoltaik?
Sinar matahari terdiri dari foton atau partikel energi matahari, foton ini memiliki jumlah energi serbaguna yang termasuk dalam panjang gelombang yang berbeda dari spektrum matahari.
Hanya yang tertarik memberikan energi untuk membentuk listrik, penting untuk mengatakan bahwa ketika bahan sirkuit terpadu menarik cukup sinar matahari, elektron terlepas dari atom bahan.
Metode spesifik permukaan material pada saat pembuatan membuat permukaan luar sel lebih mirip dengan elektron yang copot atau berdiri sendiri, sehingga elektron secara alami bermigrasi ke permukaan sel.
