- Преподавателю
- Физика
- Конспект к уроку по теме Понятие фотона
Конспект к уроку по теме Понятие фотона
Раздел | Физика |
Класс | - |
Тип | Конспекты |
Автор | Якушевич О.И. |
Дата | 26.11.2014 |
Формат | docx |
Изображения | Есть |
Понятие фотона.
-
Фото́н - элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле - света). Это безмассовая частица, способная существовать в вакууме только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю.
-
С точки зрения классической квантовой механики, фотону как квантовой частице свойственен корпускулярно-волновой дуализм, он проявляет одновременно свойства частицы и волны.
-
Квантовая электродинамика описывает фотон как частицу, обеспечивающую электромагнитное взаимодействие: фотоны являются квантами-переносчиками электромагнитного поля и обеспечивают взаимодействие между двумя электрическими или магнитными зарядами.
-
Фотон - самая распространённая по численности частица во Вселенной.
История развития концепции фотона
В большинстве теорий, разработанных до XVIII века, свет рассматривался как поток частиц. Одна из первых таких теорий была изложена в «Книге об оптике» Ибн ал-Хайсамом в 1021 году. В ней учёный представлял световой луч в виде потока мельчайших частиц, которые «испытывают нехватку всех заметных качеств, кроме энергии». Так как подобные модели не смогли объяснить такие явления как рефракция, дифракция и двойное лучепреломление, была предложена волновая теория света, основателями которой стали Рене Декарт (1637), Роберт Гук (1665)], и Христиан Гюйгенс (1678)]. Однако модели, основанные на идее дискретного строения света, оставались доминирующими, во многом из-за влияния авторитета Исаака Ньютона, придерживавшегося этих теорий. В начале XIX века Томас Юнг и Огюстен Френель наглядно продемонстрировали в своих опытах явления интерференции и дифракции света, после чего примерно к 1850 году волновые модели стали общепринятыми. В 1865 годуДжеймс Максвелл предположил в рамках своей теории, что свет - это электромагнитная волна. В 1888 году эта гипотеза была подтверждена экспериментально Генрихом Герцем, обнаружившим радиоволны.
-
Основные свойства фотона
-
Является частицей электромагнитного поля.
-
Движется со скоростью света.
-
Существует только в движении.
-
Остановить фотон нельзя: он либо движется со скоростью, равной скорости света, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона равна нулю.
-
Энергия фотона
.
Согласно теории относительности энергия всегда может быть вычислена как
,
-
Масса фотона
-
Импульс фотона
.
Импульс фотона направлен по световому пучку.
-
Наличие импульса подтверждается экспериментально: существованием светового давления.
-
Обозначения:
E - энергия фотона (Джоуль, Дж)
m - масса фотона (килограмм, кг)
с - скорость света (метр в секунду, м/с) с= 300 000 000 м/с
- коэффициент пропорциональности
:
Дж·c - постоянная Планка
p - импульс фотона (кг м/с)
- частота волны (Герц, Гц)
- длина волны (метр, м)