جدول المحتويات
معلومات عن الفوتون في الفيزياء، تظهر الفوتونات التي تحمل طاقة كافية لإثارة جزيء واحد في خلية مستقبلة للضوء مثل عيننا في نطاق الضوء المرئي للطيف الكهرومغناطيسي، كأول جسيم دون ذري متبادل يتم اكتشافه وهي التي لها مجموعة من أهم الخصائص الفيزيائية ، التي تكون في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات تعرف الفوتونات على أنها نتيجة ضرورية لكافة القوانين الفيزيائية مع تناظر معين في كل نقطة تحدد لنا الخاصة المطلوبة.
معلومات عن الفوتون في الفيزياء وتعريفه
- الفوتون هو جسيم أولي من الطاقة الكهرومغناطيسية التي تحمل القوة الكهرومغناطيسية.
- كما أنه يسهل على الباحثين ملاحظة قوة الفوتون على المستويين المجهري والعياني.
- هذا لأن الفوتون ليس له كتلة ثابتة تسمح له بالتفاعل عبر مسافات طويلة ، مثل أي جسيم أولي.
- يمتلك الفوتون أيضًا خاصية تجمع بين الموجة والجسيم تسمى الازدواجية.
- أيضًا ، قد يكون أحد الجسيمات قادرًا على الانكسار والتدخل تحت العدسات.
- بالإضافة إلى قدرتها على إعطاء نتيجة محددة عند تحديد موقعها.
علم الفوتون في الفيزياء
- اتفق كل من ابن الهيثم وإسحاق نيوتن على أن الضوء عبارة عن تيارات من جسيمات صغيرة جدًا ، تفتقر إلى كل المؤهلات الحسية باستثناء الطاقة.
- مع حلول القرن التاسع عشر ، تمكن كل من توماس يونغ وفرينل أوغست من شرح ظاهرة انكسار الضوء وتداخله.
- هنا ظهرت فكرة الموجة ، وفي العام تنبأ جيمس كلارك بأن الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية.
- تم اكتشاف الفوتون في عام 1990 عندما وصف ماكس بلانك الضوء على أنه تيارات من الجسيمات تسمى الكمان.
- ولا يمكن تقسيم كل من طاقة الحزمة والحزمة.
- كما لاحظ أنطون لينارد في عام 1902 أن كمية الطاقة الممنوحة للإلكترون تعتمد فقط على لون الضوء.
- استنتج العالم ألبرت أينشتاين أيضًا في عام 1905 أن طاقة الفوتون تعتمد على طول موجته ، حيث أن فوتون الضوء البنفسجي له طاقة أعلى من فوتون الضوء الأحمر.
- وذلك لأن الطول الموجي البنفسجي أعلى من الطول الموجي للأحمر.
- أيضًا ، خلص العالم آرثر كومبتون في عام 1922 إلى أن الفوتونات ليست سوى جسيمات.
- أيضًا ، عندما تصطدم فوتونات الأشعة السينية بالإلكترون ، فإنها تتنافر وتتباعد ، وتعطي الفوتونات بعض طاقتها للإلكترون.
- يتحرك الفوتون في فراغ بسرعة 299792458 مترًا في الثانية وسرعته ثابتة ، ولا تتغير السرعة حتى يدخل في وسط آخر.
- يتم إنشاء الفوتون في الغلاف الذري للإلكترون ، عندما تتعرض الذرة للطاقة الحرارية.
- يصل أحد إلكتروناته إلى طاقة ، وينتقل إلى مستوى طاقة أعلى ، تاركًا وراءه فرقًا في الطاقة في شكل فوتون بتردد وطول موجي محددين.
- الفوتونات هي أشعة كهرومغناطيسية ، يمكن رؤية بعضها ، وتصنف على أنها أشعة مرئية ، وبعضها لا يُرى ويُصنف على أنه أشعة سينية.
- لها سرعة إرسال عالية جدًا ، حيث تتولد الأشعة السينية عندما يقفز الإلكترون من مستوى طاقته إلى مساحة فارغة بالقرب من النواة.
- هناك أيضًا عدد من الفوتونات التي تكون طاقتها عالية للغاية ، حيث تصل إلى عدة ملايين من الإلكترونات ، مثل أشعة جاما ، والتي تنشأ في نواة الذرة.
تسمية الفوتون في الفيزياء
- عندما خلص ماكس بلانك في عام 1900 إلى أن الطاقة في الموجات الكهرومغناطيسية تنتقل في حزم صغيرة ، أطلق عليها اسم الكم ، أي جمع كلمة الكم.
- خلص ألبرت أينشتاين أيضًا في عام 1905 إلى أن الطاقة في الموجات الكهرومغناطيسية تنتقل في شكل حزم من الطاقة وأطلق عليها اسم كم الضوء.
- أما بالنسبة لكلمة فوتون ، فقد ظهرت عندما نشر جيلبرت لويس في عام 1926 نظرية تكهنية تنص على أن الفوتونات لا تُخلق ولا تتلف.
- على الرغم من عدم قبول هذه النظرية من قبل العديد من الفيزيائيين ، فقد تم استخدام اسم الفوتون مباشرة بعد نشر النظرية.
- غالبًا ما يُشار إلى الفوتون بالرمز Y ، بعد اكتشاف أشعة جاما من قبل بول فيلارد في عام 199.
الخصائص الفيزيائية للفوتون
- لا توجد شحنة كهربائية للفوتون ، ومع ذلك فهي مستقرة.
- ليس للفوتون كتلة ، ومع ذلك فهو جسيم متحرك.
- وبالمثل ، لا يتحلل الفوتون في الفضاء الخالي.
- أيضًا ، الفوتون هو البوزون الذي يحمل القوة الكهرومغناطيسية.
- جميع الأعداد الكمومية للفوتون هي صفر.
- يمكن تدميرها أو إنشاؤها بواسطة عدد من العمليات الطبيعية عن طريق امتصاص الضوء أو انبعاثه.
- يمكن أن يكون لها أيضًا تفاعلات مع العديد من الجسيمات الأخرى مثل الإلكترونات.
- ظهرت الفوتونات لأول مرة منذ 15 مليار سنة خلال الانفجار العظيم.
- لا تتواجد الفوتونات في ضوء الشمس فقط ، بل توجد في العديد من الأشعة ، وأبرزها:
- الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية وموجات الراديو والبث التلفزيوني.
- وكذلك الإشعاع الصادر من أفران الميكروويف.
ما هي وظائف الفوتون
- تتمثل الوظائف الأساسية للفوتونات في نقل الأشعة الضوئية ونقل الضوء إلى العين حتى حدوث الرؤية.
- يستخدم في الأجهزة الطبية.
- موجات البث الإذاعي والتلفزيوني في القنوات الإذاعية.
- تُستخدم الفوتونات في أجهزة فحص المطار ، وأجهزة الأمن ، وفحص الأمتعة.
- الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.
- توجد في جميع أجهزة التحكم عن بعد مثل جهاز التحكم عن بعد الخاص بالتلفزيون.
- والأدوات المستخدمة للتحكم في الأجهزة.
أهم مميزات الفوتونات
- من أهم ميزات هذه الفوتونات أنها موجودة في العديد من الأماكن حولنا في جميع أنحاء العالم.
- ولا يمكنهم الاصطدام ببعضهم البعض ، لأنهم إذا اصطدموا ، فلن نكون قادرين على رؤية الأضواء ولن نكون قادرين على إنشاء محطات فضائية.
- العلاقة بين الطاقة والزخم للفوتون هي “E = pc” ، حيث “E” هي الطاقة ، و “p” هي مقدار متجه الزخم ، و “c” هي سرعة الضوء.
- للفوتون أيضًا دوران لا يعتمد على تردده.
- من المعروف الآن أن الفوتون ليس له كتلة ثابتة ، ولكن إذا كان الفوتون عديم الكتلة ، فلا يمكنه التحرك بسرعة c في الفراغ.
- بدلاً من ذلك ، يجب أن تكون سرعتها أقل وتعتمد على ترددها.
- لكن من الواضح والمعروف عن “ج” أن سرعة حركة الضوء خطأ ، بل هي ثابت طبيعي ، وهو يمثل السرعة القصوى التي يمكن لأي جسم أن يتحرك بها نظريًا.
- وبالتالي ، تظل سرعة الموجات في موجات الجاذبية والجاذبية ، ولكنها ليست سرعة الفوتونات.
- أظهرت تجارب كومبتون أن الطاقة والزخم يتم حفظهما جيدًا في العمليات الأولية.
- وأن اهتزاز الإلكترون وتوليد فوتون جديد كانا خاضعين للمؤشر في غضون 10 بيكو ثانية ، عندما وضع بور وزملاؤه نهاية مشرفة لنموذجهم.
- ومع ذلك ، فقد ألهم فشل نموذج نظرية بور كرامرس سلاتر الفيزيائي فيرنر هايزنبرغ في تطويره لميكانيكا المصفوفة.
- حاول العديد من الفيزيائيين أيضًا تطوير نماذج شبه تقليدية ، والتي تصف الإشعاع الكهرومغناطيسي بأنه غير مكم.
- الأمر يخضع أيضًا لقوانين ميكانيكا الكم.
- على الرغم من أن الدليل على وجود الفوتونات من التجارب الفيزيائية والكيميائية كان ساحقًا ، فلن يتم اعتباره استنتاجًا مطلقًا.
- نظرًا لاعتمادها على تفاعل الضوء والمادة ، فقد دحض تمامًا جميع النظريات شبه التقليدية للمادة في السبعينيات والثمانينيات.
- من خلال التجارب المتعلقة بالفوتون ، تم نشر نظرية أينشتاين القائلة بأن التكميم هو خاصية للضوء نفسه منذ ذلك الحين ليتم إثباتها.
عزيزي القارئ إلى هنا نكون قد وصلنا لنهاية مقالنا وشاركناكم كافة العلومات والتوصيات الأكثر أهمية حول عنوان معلومات عن الفوتون في الفيزياء، الذي يمكنكم قراءتها ومتابعته عبر موقع المصري نت.
