الفوتون، تعريف و حقائق Photon Definition and Facts
الفوتون هو حزمة أو كمية من الضوء وحامل للقوى الكهرومغناطيسية. فالفوتـون جسيم أولي، و مثله مثل الجسيمات الأولية الأخرى فإن الفوتـون يظهر خصائص كلٍّ من الجسيمات والموجات.
خصائص الفوتون
الفوتونات لها الخصائص التالية:
- الفوتـون ليس له كتلة. ومع ذلك ، ولأنه يتحرك فإن له عزم momentum . لذلك ، في حين أن حزم الضوء ليس لها كتلة فإن يمكنها ممارسة الضغط. و يمكن حساب عزم الفوتـون من العلاقة الآتية : hν/c ، حيث h ثابت بلانك ، و ν تردد الفوتـون ، و c سرعة الضوء.
- الفوتـون ليس له شحنة كهربائية. لا ينحرف عن مسارة إذا مر خلال مجال كهربائي أو مغناطيسي.
- ومع ذلك ، تتأثر الفوتـونات بالجاذبية.
- للفوتون عدد مغزلي يساوي 1. بما أن هذه قيمة عددية ، فإن الفوتـون هو نوع من البوزونات.
- لا تخضع الفوتـونات لمبدأ الاستبعاد لباولي. بعبارة أخرى ، يمكن أن يشغل أكثر من فوتون حالة طاقة واحدة.
- الفوتـونات جسيمات مستقرة. لا تتحلل.
- تنتقل الفوتـونات بسرعة الضوء في الفراغ و التي مقدارها 299،792،458 مترًا في الثانية. أما إذا مرت خلال وسط ما، فإن سرعة الضوء تعتمد على معامل انكسار المادة.
- جميع الفوتـونات التي لها نفس التردد أو الطول الموجي لها نفس الطاقة.
- تتراوح طاقة الفوتـون من موجات الراديو إلى أشعة جاما.
- في تفاعل الجسيم والفوتـون ، يتم الحفاظ على الطاقة الكلية و العزم الكلي.
أصل الكلمة
يأتي اسم “الفوتـون Photon” من الكلمة اليونانية التي تعني الضوء ، phôs. فقد صاغ جيلبرت نيوتن لويس المصطلح في بحثه المرسل إلى مجلة الطبيعة Nature في ديسمبر 1926. ومع ذلك ، فقد تم استخدام نفس المصطلح من قبل الفيزيائيين وعلماء وظائف الأعضاء قبل هذا التاريخ ، في إشارة أساسية إلى إضاءة العين. كما قام آرثر كومبتون بتعميم المصطلح في عمله ، مما أعطى لويس الفضل في الكلمة.
رمز الفوتون
إن الحرف اليوناني جاما (γ) هو رمز الفوتـون ، وربما مشتق من العمل على أشعة جاما ، التي اكتشفها بول فيلارد في عام 1900. فاضمحلال أشعة جاما يطلق فوتونات. كما يشير الرمز hν إلى طاقة الفوتون ، حيث يمثل h ثابت بلانك والحرف اليوناني nu (ν) هو تردد الفوتـون. كما أن هناك رمز آخر هو hf ، حيث f هو تردد الفوتـون.
تاريخ الفوتون
نشأ مفهوم الفوتـون من التفسير الذي اقترحه ألبرت أينشتاين للتأثير الكهروضوئي في عام 1905. فالتأثير الكهروضوئي هو انبعاث الإلكترونات عندما يضرب الضوء مادة. فقد أخبر آينشتاين إن التأثير كان قابلاً للتفسير ، مما يوفر للضوء سلوكًا كمجموعة من حزم الطاقة (الكمية) المنفصلة وليس كموجة فقط. كما أن ماكس بلانك هو من أرسل فكرة الضوء الذي يتكون من هذه الكميات، و بالتالي أصبحت حزم الطاقة تُعرف بالفوتونات.
كيف يتم إنتاج الفوتونات؟
تنشأ الفوتونات نتيجة كل من الانبعاث التلقائي والمحفز. فبعض أنواع الاضمحلال الإشعاعي أو التحلل الإشعاعي (مثل تحلل جاما وبيتا) تطلق فوتونات . كما يؤدي تسريع الجسيم المشحون إلى انبعاث الفوتـون كإشعاع السنكروترون. و أيضا ينتج عن إبادة الجسيم والجسيم المضاد له (مثل الإلكترون والبوزيترون) انبعاث الفوتـون. ولكن يحدث إطلاق الفوتـونات في الغالب عندما تنتقل الإلكترونات من حالة الطاقة المثارة إلى حالات أكثر استقرارًا.
كيف يمكن حساب طاقة الفوتـون
هناك علاقتان أساسيتان لحساب طاقة الفوتـون :
E = hv
حيث E طاقة الفوتـون ، و h ثابت بلانك ، و v تردد الفوتـون.
و العلاقة الثانية هي :
E = hc / λ
حيث E طاقة الفوتـون ، و h ثابت بلانك ، و c هي سرعة الضوء ، و λ طول موجة الفوتـون.
مثال : احسب طاقة الفوتون لليزر الأحمر في الفراغ بتردد 1014×4.5 هيرتز.
E = hv
E = (6.63×10-34) × (4.5×1014) = 2.98×10-19 J
المصدر:www.sciencenotes.org
بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي
تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play و من بينها تطبيق ملصقات الجـدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصـر على حدة (اللغة العربية).
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2
