Natura światła. Elementarne fotony

Jak to się dzieje, że coś co istniejące jako osoby skończony byt jest odbierane przez inny byt? Jak to się dzieje, że inny byt doświadcza innego bytu? Co łączy te dwa byty? Łączy ich czasem dotyk, ciepło, dźwięk, ale przede wszystkim światło. Czym jest więc światło? Jaka jest jego natura?

Światło jest falą elektromagnetyczną, czyli taką falą w której pole elektryczne i magnetyczne wzajemnie na siebe oddziaływują. Światło jest przenoszone przez fotony. Czym więc są te fotony?

Znalezione obrazy dla zapytania foton cząstka

Przede wszystkim fotony są cząstkami elementarnymi. To znaczy, że nie jesteśmy podać ich składowych. Są niepodzielną w sobie cząstką. Wydają się czymś mniejszym od elektronu. Czymś niewyobrażalnie małym. Mniejszym od batkerii, wirusu, wodoru, atomu, elektronu. De facto jednak nie mają masy, więc trudno mówić o ich wielkości materialnej. Foton oznaczany jest przez fizyką symbolem greckiej litery gamma γ.

Relacje z innymi cząstkami elementarnymi

Znalezione obrazy dla zapytania foton cząstka

Z elektronami fotony jednak dość specyficzne relacje. Te bowiem są wstanie je absorbować i emitować – co oznacza, że je mogą pochłaniać oraz tworzyć i wydalać. Tak foton może zostać pochłonięty przez elektron, który po jakimś czasie może również wydobyć z siebie zupełnie inny foton. Czym więc różnią się między sobą te fotony, które są absorbowane i dystrybuowane? Różnią się energią. Innymi słowy elektron pobiera lub emituje energie w postaci fotonów, ale nie ładunek elektryczny. Fotony nie posiadają jednak ładunku elektrycznego w przeciwieństwie do elektronu (lub bardziej ściśle mówiąc posiada ładunek obojętny). Fotony mogą także powstawać na wskutek innych reakcji cząstek elementarnych ze sobą np. w skutek spotkania się elektronu (ładunek elektryczny ujemny) z pozytonem (ładunek elektryczny dodatni). Takie zderzenia powoduje, że powstają dwa fotony o przeciwnych kierunkach. Powstają również wtedy, kiedy atom lub jądro atomu zmniejsza poziom swojej energii.

Hipotetyczna spinowość

Foton jest spinem co oznacza, że posiada moment pędu i przekazuje pęd. W fizyce klasycznej moment pędu wynika z ruchu obrotowego ciał. W fizyce kwantowej moment pędu określa się na podstawie symetrii funkcji falowej, która określa liczbę hipotetycznych obrótów cząstki.  Hipotetyczne, bo te cząstki wcale nie muszą się obracać wokół siebie. Czyli właściwie to tylko hipotetyczny spin, wynikajacy ze jego skrętności. Fotony wykazują właściwości spinu całkowitego (czyli jakby następują pełne obroty ciała, a nie częściowe) i przez to należą do grupy zwanej przez fizyków bozonami.

Kwantowość

Foton jest kwantem. Kwantem nazywamy najmniejszą porcję energii, jaka bierze udział w pojedynczym zdarzeniu. W przypadku fotonu możemy mówić o tym, jaką energię może przyjąć lub wyemitować elektron (a ogólniej mówąc atom, który zawiera elektrony).

Bezmasowość?

Fotony poruszają się z prędkością światła. Co chyba nie jest niczym zaskakującym – skoro przenoszą światło (czyli energię elektoromagnetyczną). Bardziej trudnym do pojęcia jest to, że nie mają masy spoczynkowej (spoczynkowej, czyli takiej, w która nie zależy od układu odniesienia, inaczej bezwładnej, a po ludzku bezwzględnie nie zależnej od innych czyników). Przynajmniej na razie nie jesteśmy wstanie udowodnić, że mają jakąkolwiek taką mikro masę. Być może mają tak małą, że to jest trudne do wykrycia na razie. Przyjmuje się jednak, że masy nie mają. Istnieją więc jako coś niematerialnego, jako energia w ruchu bez masy, która jednak może utowrzyć masę innych cząsteczek. Tak fotony mają energię, nie mają masy, ale mogą stworzyć coś co masę ma – tutaj protony lub elektrony. Są więc prawdziwymi magikami. W ten sposób otwierają nas na transformacje ciała w przestrzeni. Materialny byt może stać się energią, zostać gdzieś wysłany i następnie zmaterializowany podobnie. Ta właściwość fotonu odziaływuje szczególnie na ludzką wyobraźnie. Co chyba jest niespodziewaną właściwością fotonów. Co więcej foton jest także wstanie wiązać atomy ze sobą, a więc tworzyć związki chemiczne.

Polaryzacja

Istnieją de facto dwa rodzaje fotonów. Różnią sie one polaryzacją. W ten sposób istnieją fotony prawokrętnie spolaryzowane lub lewoskrętnie spolaryzowane. Polaryzacja oznacza kierunek rozchodzenia się fali poprzecznych, którymi na przykłąd są fale elektromagnetyczne, czyli światło. Jeśli lewkoskrętnie spolaryzowane fotony równoważą się z prawoskrętnie spolaryzowanymi fotonami to możemy mówić o polaryzacji liniowej.

Foton a światło

Jak się foton ma do światła? Światło nie jest przenoszone przez jeden, ale przez wiele fotonów. Fotony mają to do siebie, że można je dodawać do siebie. Taka masa fotonów (zwanymi stanami wielofotonowymi) tworzy światło przenosząc fale. To właśnie przez to, że byt matrialny emituje fotony, jesteśmy wstanie go odebrać przez nasze oczy. Oczywiście zależy to energii jaką posiada ta fala, gdyż nie każda fala elektoromagnetyczna jest przez nasze oczy odbierana. Wszystko jednak co nas otacza, jak również i my wytwarza i absorbuje fotony. Fotony są niewidzialnymi powiązaniami wszystkiego ze wszystkim.

 

 

Related Posts
Share via