Энергія фатона

Чалавеку ўласціва спрабаваць тлумачыць законы, у адпаведнасці з якімі жыве навакольны свет. На світанку Свядомасці ўсе назіраныя прыродныя з'явы прыпісваліся цэламу процьмы розных багоў: дождж, гром, маланка, вецер - усе яны абавязаны сваім узнікненнем менавіта бажаствам. Затым містыка саступіла месца навуцы. Хоць яна яшчэ была ў зачаткавым стане, тым не менш, ужо дазваляла дапытлівым розумам растлумачыць частку прыродных з'яў, пры гэтым не звяртаючыся да багам. Асаблівую цікавасць уяўляў бачнае святло. У спробах яго хоць неяк растлумачыць, было вылучана здагадка, згодна з якім ён з'яўляецца бесперапынным патокам нейкіх драбнюткіх часціц-корпускул. Дадзенай мадэлі прытрымліваўся і актыўна яе адстойваў І. Ньютан. А раз ёсць часціца, значыць яна павінна якім-небудзь чынам характарызавацца.

Кожны ведае, што калі падставіць руку пад сонечныя прамяні, то адчуваецца цяпло. Вядома, што гэты магчыма дзякуючы выпраменьвання. Але як менавіта выпраменьванне пераносіць цяпло? Так і была адкрыта энергія фатона - спачатку ўскосным метадам. А сама часціца атрымала назву «квант святла». Энергія фатона шырока выкарыстоўваецца ў сучаснай тэхніцы: да прыкладу, менавіта яна запускае механізм аўтаматычнага адчынення дзвярэй у буйных гандлёвых кропках.

магчымасць немагчымага

Такім чынам, фатон - гэта часціца святла, квант энергіі. Аднак далейшыя даследаванні прымусілі ўсумніцца ў дакладнасці карпускулярнай мадэлі. Спачатку на некаторыя незвычайныя ўласцівасці паказаў Гюйгенс, а затым Юнг сваім вопытам з некалькімі шчылінамі выявіў з'ява інтэрферэнцыі і на яго падставе бліскуча даказаў ... хвалевую прыроду святла. Здавалася б - можна ставіць кропку, аднак усё апынулася нашмат складаней. Цяжка паверыць, але фатон праяўляе ўласцівасці як часціцы, так і хвалі, прычым адначасова. Вынік любога эксперыменту залежыць ад чаканняў самога даследчыка. Думка і намер нейкім чынам трансфармуюць часціцу ў хвалю і назад. Энергія фатона пры гэтым застаецца нязменнай і можа быць вылічаная ў рамках класічнай электрамагнітнай тэорыі.

Тэрмін «хуткасць святла» непасрэдна звязаны з фатонамі. Уласна, 300 тыс. Км / с - гэта тая хуткасць, з якой рухаюцца гэтыя не якія валодаюць масай часціцы. Іх існаванне непадзельнае з рухам: ужо пры сваім узнікненні фатоны перамяшчаюцца, фармуючы прамень.

энергія фатона

Энергія, хуткасць і маса звязаныя паміж сабой знакамітай формулай Эйнштэйна E = mc2. Дапоўніўшы яе пастаяннай Планка, атрымліваем:

E = h * v,

дзе v - даўжыня хвалі светлавога выпраменьвання (частата фатона); h - канстанта Планка.

Скампанаваць абодва ўраўненні, можна разлічыць масу:

m = (h * v) / c2

Паўторымся, што так як дадзеная часціца існуе толькі ў руху, то атрыманае значэнне дастасавальна менавіта для такога стану.

Відавочна, што з павелічэннем даўжыні хвалі (рост частоты) становіцца больш і энергія. Аднак чалавечае вока здольны ўлоўліваць фатоны з адносна малымі ўласнымі энергіямі. Гэта тлумачыцца значэннем канстанты Планка, якая прадстаўлена лікам у -34 ступені, што дае вельмі малую энергію. Напрыклад, найбольш інтэнсіўны колер - зялёны. Але нават яго энергія складае 4 * 10 у ступені -19 Джоўль.

пасляслоўе

Пераход ад класічнай механікі да сучаснай квантавай, у якой практычна ўсе працэсы мікрасвету могуць быць растлумачаны ў рамках адпаведных мадэляў, працягваўся да 1900-х гадоў. Адна частка фізікаў прытрымлівалася карпускулярнай тэорыі, выказанай Эйнштэйнам, а другая ж - хвалевай мадэлі святла, прапанаванай Максвеллом. Канчаткова сучаснае ўяўленне пра фатона усталявалася пасля эксперыменту з яго рассейваннем электронам (бо апошні знаходзіцца па-за атама, то для яго недастасоўна паняцце энергетычных абалонак).