Foton

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Elementární částice

leptony
e	μ	τ
ν_e	ν_μ	ν_τ

kvarky
d	s	b
u	c	t

intermediální částice
γ	Z⁰ W^±	gluon	g

hadrony

mezony
π	K

baryony
p	n	Λ	Ω

bosony

fermiony

Foton

Zatřídění

Elementární částice

Boson

Foton

Vlastnosti

Hmotnost:	0 MeV/c²
Elektrický náboj:	0 C
Spin:	1

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.

Obsah

1 Vlastnosti
- 1.1 Energie, hmotnost
- 1.2 Hybnost fotonu
2 Vznik
3 Související články

[editovat] Vlastnosti

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.

[editovat] Energie, hmotnost

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 $λ$ 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).

[editovat] Hybnost fotonu

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