تعريف الفوتون
- الفوتون (Photon) هو جسيم أولي متناهي الصغر (بالتحديد بوزون)
- هو المسئول عن الظاهرة الكهرومغناطيسية. وهو حامل الاشعاع الكهرومغناطيسي لكل أطوال الموجات، بما فيها آشعة گاما، الآشعة السينية، الضوء فوق البنفسجي، والضوء المنظور، الضوء تحت الأحمر، ميكرويف وموجات الراديو.
- الفوتون له في آن واحد كل من خواص موجية وخواص جسيمية.
خصائص الفوتونات
- لا يوجد لها كتلة، وعلى الرغم من هذا فهي جزيئات متحركة.
- لا يوجد لها شحنة كهربائية وهي مستقرة.
- يحمل الفوتون الطاقة ومقدار الطاقة مربوط بالمدار والتردد.
- يمكن أن يكون له تفاعلات مع جسيمات أخرى مثل الإلكترونات.
- يمكن تدميرها أو إنشاؤها بواسطة العديد من العمليات الطبيعية، فمثلًا عند امتصاص الضوء أو انبعاثه.
- تعمل الفوتونات دائمًا فهي في حركة مستمرة في الفراغ وتنتقل بسرعة ثابتة تسمى بسرعة الضوء، ولا تتغير سرعتها إلا إذا دخلت وسطًا آخر مثل الزجاج.
اكتشاف الفوتون
يمكن تلخيص أبرز الأحداث التاريخية في اكتشاف الفوتون كما يلي:
1900: وصف الفيزيائي ماكس بلانك الضوء وكل أشكال الطاقة الإشعاعية بأنها تيارات من جسيمات تسمى كمات وكل كم من الطاقة حزمة ولا يمكن تقسيمها، والفوتون كم من الطاقة الكهرومغناطيسية.
1902: العالم الفيزيائي فيليب أنتون لينارد لاحظ أن كمية الطاقة المعطاة لإلكترون اعتمدت فقط على لون الضوء الذي سطع على القطب الكهربائي.
1905: العالم الفيزيائي ألبرت أينشتاين توصل إلى أن طاقة الفوتون تعتمد على طولها الموجي أو ترددها؛ فمثلًا فوتون الضوء البنفسجي له طاقة أعلى من فوتون الضوء الأحمر لأن الضوء البنفسجي له تردد أعلى مما للضوء الأحمر.
1922: العالم الفيزيائي آرثر كومبتون وحسب اكتشافه المعروف بتأثير كومبتون هو دليل قوي على أن الفوتونات هي في الواقع جسيمات فعندما تصطدم فوتونات الأشعة السينية مع الإلكترونات ينحرف كلا الجسيمين عن ممرهما المبدئي ويعطي فوتون الأشعة السينية بعض طاقته للإلكترون؛ ونتيجة لذلك يسقط فوتون الأشعة السينية على تردد أقل.