Φωτόνιο

Φωτόνιον

Photon, Dual photon

Αρχή Διατήρησης Ορμής Σύστημα Αναφοράς Σκέδαση

Φωτόνιο Ηλεκτρόνιο

Μοριακή Φυσική Ατομική Φυσική Πυρηνική Φυσική Σωματιδιακή Φυσική Κβαντική Φυσική

---

Σώμα Σωμάτιο Σωματίδιο

---

Μόριο Άτομο Ατομικός Πυρήνας

---

Σωματίδια Θεμελιώδη Σωματίδια Στοιχειώδη Σωματίδια

---

Βοσόνιο (boson) Φερμιόνιο (fermion)

---

Μικρόκοσμος

- Ένα Στοιχειώδες Σωματίδιο και συγκεκριμένα Πεδιακός Φορέας (mediator) του Ηλεκτρομαγνητικού Πεδίου.

Ετυμολογία

Η ονομασία "φωτόνιο" προέρχεται ετυμολογικά από την λέξη "φως".

Εισαγωγή

Το φωτόνιο είναι το κβάντο στην Κβαντομηχανική όταν αυτό αναφέρεται στο φως και γενικότερα στην Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία, ως φορέας των ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων.

Είναι βοσόνιο (boson) με spin 1, μάζα ηρεμίας και φορτίο 0.

Ιστορία

Η πρώτη θεωρητική πρόβλεψη για την ύπαρξή του έγινε από τον Planck στις 14 Δεκεμβρίου το 1900 όταν διατύπωσε την υπόθεση ότι η Φωτεινή Ενέργεια που ακτινοβολείται από ένα θερμαινόμενο σώμα (ακτινοβολία μέλανος σώματος) δεν εκπέμπεται κατά συνεχή ροή αλλά σε μορφή αυτοτελών ποσοτήτων (ε) που είναι ανάλογες προς τη συχνότητα (f) του εκπεμπόμενου φωτός.

Έτσι με τη θεωρητική αυτή ερμηνεία κατάφερε να συμφωνήσει με τα πειραματικά δεδομένα στο υπεριώδες.

Η θεωρία όμως αυτή δεν απέκτησε κάποια επεξηγηματική σημασία παρά μόνο πέντε χρόνια μετά όταν το 1905 ο Einstein, επανεξετάζοντας την "υπόθεση Planck" και επεκτείνοντας αυτή και στη διαδικασία της απορρόφησης, ερμηνεύοντας έτσι και το Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο, πρότεινε την ύπαρξη "κβάντων φωτός", δηλαδή φωτονίων.

Συμβολισμός

Το σύμβολο του φωτονίου είναι το ελληνικό γράμμα $\gamma$.

Ανάλυση

Το φωτόνιο έχει ενέργεια ίση με

$E = h \cdot f=p \cdot c$

όπου:

• $h\,$ είναι η σταθερά Planck,
• $f\,$ είναι η συχνότητα του ηλεκτρομαγνητικού κύματος,
• $p\,$ είναι η Ορμή του φωτονίου και
• $c \,$ είναι η Ταχύτητα Φωτός.

Αν λύσουμε την πρώτη σχέση ως προς $f\,$, βλέπουμε ότι η συχνότητα ενός φωτονίου καθορίζεται από την ενέργεια που μεταφέρει. Έτσι, αυτό που ουσιαστικά διαφοροποιεί τις διαφόρων ειδών ακτινοβολίες μεταξύ τους είναι το ποσό της ενέργειας που μεταφέρουν τα φωτόνιά τους.

Τα χρώματα, για παράδειγμα, διαφοροποιούνται διότι "αποτελούνται" από φωτόνια διαφορετικής ενέργειας και κατά συνέπεια διαφορετικής συχνότητας.

Έτσι, έχουμε:

• φωτόνια ραδιοφωνικών κυμάτων (χαμηλής ενέργειας),
• φωτόνια στην ορατή περιοχή του φάσματος και
• φωτόνια ακτίνων γ, που παράγονται όταν αποδιεγείρονται οι ατομικοί πυρήνες.

Στο κενό κινείται με την ταχύτητα του φωτός, ενώ μέσα σε υλικά η ταχύτητά του αλλάζει ανάλογα με τη φύση του υλικού.

Το φωτόνιο έχει μηδενική μάζα ηρεμίας, ενώ η σχετικιστική του μάζα δίνεται από τη σχέση:

$m = \frac{E}{c^2}$

Μπορεί να συμπεριφέρεται είτε ως Κύμα (π.χ. σε πειράματα συμβολής και περίθλασης) είτε ως Σωματίδιο (π.χ. στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο).

Η διπλή αυτή συμπεριφορά, που περιγράφεται με τον όρο "Κυματοσωματιδιακός Δυϊσμός", ήταν και η αφετηρία της Κβαντομηχανικής της Ύλης, αντιστρέφοντας το συλλογισμό και θεωρώντας ότι και τα σωματίδια μπορεί να έχουν κυματικό χαρακτήρα υπό κατάλληλες συνθήκες.

Πεδιακός Φορέας

Η Κβαντική Πεδιακή Θεωρία προβλέπει ότι το Ηλεκτρικό Πεδίο είναι κβαντωμένο. Η άσκηση της Επίδρασης μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων γίνεται με την ανταλλαγή δυνητικών φωτονίων που κινούνται με την ταχύτητα του φωτός και ανταλλάσσουν Ορμή μεταξύ τους.

Ο όρος "δυνητικά" (virtual) φωτόνια αναφέρεται στο ότι δεν μπορούν να παρατηρηθούν.

Αλληλεπίδραση του φωτoνίου με την Ύλη

• Ελαστική Σκέδαση του φωτονίου (το φωτόνιο επανεκπέμπεται με την ίδια συχνότητα)
• Φαινόμενο Compton (το φωτόνιο δίνει ένα μέρος της ενέργειάς του στο ηλεκτρόνιο και μειώνεται η συχνότητά του)
• Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο (το φωτόνιο απορροφάται τελείως και το ηλεκτρόνιο φεύγει από την τροχιά του)
• Δίδυμη Γένεση (το φωτόνιο εξαφανίζεται και δημιουργείται ζεύγος σωματιδίων)
• Απορρόφηση φωτονίου από τον πυρήνα και διάσπαση του πυρήνα.

Εσωτερική Αρθρογραφία

• Σκοτεινό Φωτόνιο
• Ηλεκτρομαγνητικό Πεδίο
• Στοιχειώδες Σωματίδιο

Ιστογραφία

• Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
• Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
• Photon-Electron Interaction
• [ ]

Κίνδυνοι Χρήσης

Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες σε αυτήν την εγκυκλοπαίδεια ωστόσο, παρακαλούμε να λάβετε σοβαρά υπ' όψη ότι η "Sciencepedia" δεν μπορεί να εγγυηθεί, από καμιά άποψη, την εγκυρότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνει. "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα να έχουν αλλοιωθεί, βανδαλισθεί ή μεταβληθεί από κάποιο άτομο, η άποψη του οποίου δεν συνάδει με το "επίπεδο γνώσης" του ιδιαίτερου γνωστικού τομέα που σας ενδιαφέρει." Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι όλα τα άρθρα μπορεί να είναι ακριβή, γενικώς, και για μακρά χρονική περίοδο, αλλά να υποστούν κάποιο βανδαλισμό ή ακατάλληλη επεξεργασία, ελάχιστο χρονικό διάστημα, πριν τα δείτε. Επίσης, Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)" (όχι μόνον, της Sciencepedia αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)), αν και άκρως απαραίτητοι, είναι αδύνατον να ελεγχθούν (λόγω της ρευστής φύσης του Web), και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο. Ο αναγνώστης πρέπει να είναι εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν

---

>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)

---