Foton

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Foton (γ)
Military laser experiment.jpg
Fotony v podobě laserového paprsku
Obecné vlastnosti
Klasifikace: Elementární částice
Bosony
Fyzikální vlastnosti
Klidová hmotnost: 0 eV/c2
Elektrický náboj: 0 e
Spin: 1
Stř. doba života: stabilní
Interakce: elektromagnetická síla

V částicové fyzice je foton (z řeckého φως, světlo) elementární částice, kterou popisujeme kvantum elektromagnetické energie. Bývá značen řeckým písmenem γ (gama).

Foton je částice zprostředkující elektromagnetickou interakci a řadí se tedy mezi tzv. intermediální částice.

Jeho studiem se zabývá kvantová elektrodynamika.

Vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

Všechno elektromagnetické vlnění, od radiových vln po záření gama je kvantováno na fotony, jež popisuje vlnová délka, frekvence, energie a hybnost.

Životnost fotonu je nekonečná, ve smyslu nekonečného poločasu rozpadu. Foton je tedy stabilní částicí. Fotony mohou vznikat a zanikat při interakcích.

Částicové vlastnosti elektromagnetického záření se projevují především při vysokých frekvencích (tedy při vysokých energiích fotonů), v opačném případě převažují vlnové vlastnosti elektromagnetického záření, tzn. záření se projevuje jako vlna.

Elektrický náboj fotonu je nulový.

Foton má spin roven 1, jedná se tedy o boson.

Energie, hmotnost[editovat | editovat zdroj]

Foton existuje pouze v pohybu, přičemž se vždy (v souladu s postulátem speciální teorie relativity) pohybuje rychlostí světla ve vakuu. Má proto nulovou klidovou hmotnost. Důsledkem jeho neustálého pohybu je však nenulová energie, která je definovaná vztahem

E = hf = {hc\over\lambda},

kde h je Planckova konstanta, f frekvence, c je rychlost světla ve vakuu a \lambda je vlnová délka.

Na základě relativistického vztahu ekvivalence energie a hmotnosti, tzn.

E = m c^2

lze fotonu přiřadit také určitou hmotnost (nejedná se však o klidovou hmotnost, která je nulová, ale o pohybovou hmotnost), projevující se setrvačnými i gravitačními vlastnostmi. Tato energie (a tedy i hmotnost) způsobuje, že na foton působí gravitace dle obecné teorie relativity a on sám gravitačně působí na okolí. Tyto jevy byly potvrzeny pozorováním (např. pozorovaným ohybem záření kolem kosmických těles).

Hybnost fotonu[editovat | editovat zdroj]

Pomocí relativistického vztahu pro energii pohybující se částice E = \sqrt{m_0^2c^4+p^2c^2} a ze skutečnosti, že klidová hmotnost fotonu je nulová, tzn. m_0=0, lze hybnost fotonu p vyjádřit jako

p = {E\over c} = {hf\over c} = {h\over\lambda}.

Přestože je klidová hmotnost fotonu nulová, můžeme určit jeho relativistickou hmotnost z předchozího vztahu. Pokud uvážíme, že p=mc, dostaneme

m = {hf\over c^2} = {h\over c\lambda}

Vznik[editovat | editovat zdroj]

Fotony vznikají mnoha způsoby, například vyzářením při přechodu elektronu mezi orbitálními hladinami, či při anihilaci částic.

Speciální přístroje jako maser a laser mohou vytvořit koherentní svazek záření.

Související články[editovat | editovat zdroj]


Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

  • Slovníkové heslo foton ve Wikislovníku