RA7YFJmAnGUsb

0834 Jak definiujemy foton i jego energię?

Czy to nie ciekawe?

Badanie własności fal elektromagnetycznych z przełomu XIX i XX przyniosło wiele obserwacji, których nie dało się wytłumaczyć na gruncie teorii falowej Maxwella. Pośród dylematów ówczesnych fizyków znalazło się między innymi widmo emisyjne termicznych źródeł światła (np. klasycznej żarówki), o którym możesz poczytać w materiale pt. „Promieniowanie ciała doskonale czarnego”, czy też zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, czyli emisja elektronów z metali pod wpływem padającego promieniowania elektromagnetycznego, szerzej opisane w materiale „Efekt fotoelektryczny zewnętrzny”. Zjawisk tych nie dało się wyjaśnić traktując promieniowanie elektromagnetyczne jako falę.

RIeYLwzzGYy7w
Rys. A. Światło jako fala i wiązka fotonów.

Falowy opis światła, ugruntowany w ówczesnej nauce oraz potwierdzony przez szereg doświadczeń i teorię, musiał zostać skonfrontowany z obserwacjami wskazującymi, że światło zachowuje się nie tylko jak fala, ale również jak zbiór cząstek. Max Planck, wyjaśniając rozkład widmowy promieniowania ciała doskonale czarnego, wprowadził pojęcie porcji energii, którą nazwał kwantem. Koncepcję tę rozwinął Albert Einstein stwierdzając, że fala elektromagnetyczna, np. składa się z cząstek (tzw. kwantów) światła.

Twoje cele

W tym e‑materiale:

  • dowiesz się, że promieniowanie elektromagnetyczne składa się bezmasowych cząstek zwanych fotonami, które przenoszą ściśle określoną porcję, czyli kwant energii,

  • porównasz energię fotonu emitowanego przez laser helowo‑neonowy z typowymi wartościami energii z mikro- i makroświata,

  • przeanalizujesz energię fotonów pochodzących z różnych obszarów widma promieniowania elektromagnetycznego.