Свойства фотона

Экспериментальные данные по распределению энергии в спектрах излучения чёрного тела не удалось объяснить теоретически на основе представлений об электромагнитном излучении как волновом процессе.

Согласующееся с опытными данными выражение для спектральной плотности энергетической светимости чёрного тела было найдено в 1900 году М.Планком. Планк выдвинул гипотезу, согласно которой атомные осцилляторы излучают энергию не непрерывно, а определёнными порциями - квантами.

Электромагнитное излучение с корпускулярной точки зрения представляет собой поток частиц (корпускул, квантов, фотонов).

Кванты обладают энергией в зависимости от частоты ν: ε = h ν, где h – постоянная Планка, ε – энергия кванта.

Фотон – квант электромагнитного излучения; и волна, и частица одновременно.

Фотон обладает следующими свойствами:

1) Фотон – материальная частица, электрически нейтральная.

2) Фотон не обладает энергией покоя (не существует никакой системы отсчёта, в которой бы фотон покоился).

3) Энергия фотона ε = hν = = mc² .

4) Скорость фотона всегда равна скорости света с.

5) Фотон обладает импульсом p = = mc.

6) Распространяется фотон со скоростью света.

7) Для фотона масса покоя не вводится в рассмотрение (не существует никакой системы отсчёта, в которой бы фотон покоился), фотон всегда движется, m₀ = 0. Не существует собственной системы отсчёта. Фотон – ультрарелятивистская частица.

8) Масса фотона как всякой движущейся частицы может быть вычислена по формуле m = h / (λ c), m > 0.

9) Фотон не подчиняется законам Ньютона. Поскольку нет массы покоя, его нельзя ни замедлить, ни ускорить. Силы на него не действуют. Искривление световых лучей в поле тяготения Солнца, объясняется изменением геометрии пространства – времени.

10) Фотон не делится на части: испускается, распространяется, отражается, поглощается целиком.

11) Изменение энергии излучения возможно в два этапа: один фотон поглощается, другой испускается (эффект Комптона).

12) Поведение фотона подчиняется статистическим закономерностям (интерференционный максимум – область, где вероятность обнаружить фотон максимальная; интерференционный минимум – область, где вероятность обнаружить фотон близка к нулю).

13) Свойства фотонов определяются их частотой: фотоны видимого света не могут проникать внутрь организма, их энергия 1,8 – 3,1 эВ; ультрафиолетовое излучение проникает в кожу и задерживается пигментным слоем, энергия фотонов этой части излучения в 1,5 – 2 раза больше энергии фотонов видимого излучения; фотоны рентгеновского и γ диапазона попадают вглубь организма, вызывают мутационное действие.

Поиск по сайту: