Foton Nedir? Foton Hakkında Genel Bilgiler

Foton Nedir? Foton Hakkında Genel Bilgiler


Foton, elektromanyetik dalganın toplam enerjisini oluşturan enerji paketçiklerinden her biri için kullanılan isimdirElektromanyetik dalga, ışık hızı ile ilerlediği ve enerji içeriğini de fotonlar halinde kendisi ile beraber taşıdığı için fotonun hızı da c'dirSonsuz ömrü vardır, yani artık başka şeylere bozunmaz(dönüşmez)Durgun kütlesi sıfır olarak kabul edilir (2005 yılındaki son verilere göre kütlesinin üst limiti eV şeklinde ifade edilmektedir), ancak enerjisi ve momentumu vardır Fotonların enerjisi, frekansına bağlıdır


Fotonlar

Bilim adamları, ışığın bir tür elektromanyetik dalga olduğunu düşünüyorlardı ve içleri rahattı; ta ki Max Planck bazı deneylerinde ışığın tanecikmiş gibi davrandığını farkedinceye dek Işık sanki devamlı dalgalar değil de, enerji paketcikleri gibi geliyordu Einstein ve Planck bu enerji paketlerini ışık quantumu veya foton olarak adlandırdılar Fotonlar sanki birer parçacıklarmış gibi davranıyordu Relativite teorisine göre, bir parçacığın ışık hızında gidebilmesi için kütlesinin sıfıra eşit olması gerekiyordu! Demek ki ışığın enerjisi sadece kinetik enerjiydi; kütlesinden kaynaklanan hiçbir enerjisi yoktu Einstein o güne dek açıklanamamış olan fotoelektrik olayını bu kavramla açıkladıktan sonra, bilim adamlarının ağzında yeniden 'ışık nedir?' sorusu gündeme gelmişti Eğer ışık dediğimiz olgu parçacıklardan oluşuyorsa, frekans veya dalgaboyunun ne anlamı var acaba? Aslında sorulması gereken en iyi soru: "ışık gerçekten nedir?" Cevap: 'Hem dalga, hem parçacık!' Işığın bazı özellikleri sadece dalga konsepti ile açıklanırken (girişim veya kırınım gibi), bazı özellikleri ise sadece foton konsepti ile açıklanabiliyor (Fotoelektrik olay veya atomların enerji soğurması ve salması gibi)

Foton nedir?

"Foton nedir?" sorusuna cevap ararken, birçok değişik perspektiften bakan cevaba gerek vardır En bariz özelliklerini şöyle sayabiliriz: Durgun kütlesi sıfırdır; ışık hızıyla gider; etkileşimlere parçacık olarak girebilir ancak dalga olarak yayılır; E=h x f, p=h/l ve E=pc bağıntılarına uyar; kütlesi sıfır olduğu halde, diğer parçacıklar gibi kütle çekiminden bile etkilenir

• : enerji miktarı
• : Planck sabiti
• : frekans

Işık dalga özelliklerine de sahiptir Etkileşimlere parçacık olarak girebilir ancak dalga olarak yayılır

Tarihçe

19 yüzyılda en çok tartışılan konulardan biri, ışığın parçacık mı yoksa dalga mı olduğu sorusuydu James Clerk Maxwell'in elektromanyetik kuramı e Hertz'in deneylerinden sonra ışığın dalga olduğu kabul edilmeye başlandı Ancak bazı deneyler ışığın dalga olduğu gözlemiyle uyuşmuyordu Karacisim ışıması hakkında Rayleigh ile Jeans'in kurduğu teori bunun zirveye çıktığı yerlerden biriydi Rayleigh ve Jeans dalga yaklaşımını kullanarak, belli bir sıcaklığa sahip bir cismin etrafa hangi dalga boyunda ne kadar ışıma yapacağını hesaplamaya çalıştılar


Buldukları sonuç, uzun dalga boylarında deneylerle uyumluydu ama düşük dalga boylarında çok büyük bir sapma gösteriyordu Teorileri, dalga boyu küçüldükçe, yapılan ışımanın sonsuza gideceğini söylüyordu (bu yüzden buna morötesi felaketi denir) Daha sonra Max Planck, ışık dalga olarak değil de enerji paketçikleri olarak düşünülürse bu problemin aşılabileceğini farketti (bu, Max Planck'a 1918 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırmıştır) Daha sonra Arthur ComptonCompton saçılması olayı ve Albert Einstein'ın açıkladığı Fotoelektrik olay ışığın parçacık yapısını ortaya çıkardı Fakat girişim ve kırınım deneyleri gibi başka deneyler de ancak ışığın dalga olduğu varsayıldığında açıklanabilmektedir Şu anda kabul edilen ışığın ikili bir yapısı olduğu ve hem parçacık hem dalga özeliği gösterdiğidir (daha sonraki deneyler bütün maddelerin böyle olduğunu göstermiştir)