Fotonlar elektromanyetik kuvveti taşır ve hem parçacıklar hem de dalgalar olarak hareket eder.
Fotonlar, elektromanyetik kuvveti taşıyan temel atom altı parçacıklardır - veya daha basit bir ifadeyle, hafif parçacıklardır (ve çok daha fazlası). Foton aynı zamanda elektromanyetik radyasyonun "kuantum" veya temel birimidir . Herkes fotonlarla çevrilidir: İzlediğiniz ekrandan gelen ışık fotonlardan oluşur, doktorun kemikleri görmek için kullandığı röntgenler fotonlardan oluşur , arabadaki radyo sinyalini fotonlardan alır ve üzerindeki mıknatıslar bir buzdolabı kendilerini tutmak için fotonları kullanır.
Diğer tüm atom altı parçacıklar gibi, fotonlar da dalga-parçacık ikiliği sergiler, yani bazen küçük parçacıklar gibi davranırlar ve bazen dalgalar gibi davranırlar. Fotonlar kütlesizdir, boşlukta ışık hızında (saniyede 299.792.458 metre) seyahat etmelerine izin verir ve sonsuz bir mesafe kat edebilirler.
FOTON KEŞFİ
Fizikçiler yüzyıllardır ışığın doğasını incelemiş olsalar da, ışığın küçük parçacıklardan mı oluştuğu yoksa dalga benzeri bir doğa mı olduğu konusunda tartışmalar ileri geri gitti. Ancak 1800'lerin sonlarında Alman fizikçi Max Planck'ın öncü çalışması tüm resmi değiştirdi.
Planck, kara cisim radyasyonu veya mümkün olduğunca verimli bir şekilde tüm frekanslarda ışık yayan özel bir cihazdan gelen ışık adı verilen bir şey üzerinde çalışıyordu. Planck'a kadar kimse bu cihazlardan gelen ışığın spektrumunu açıklayamıyordu, bu yüzden Planck denklemlere bir "düzeltme" ekledi. Işığın yalnızca kuanta olarak bilinen ayrık enerji yığınlarında yayılabileceğini varsayarak, HyperPhysics'e göre kara cisim spektrumlarını mükemmel bir şekilde açıklayan bir formül geliştirebildi .
Fizikçiler Planck'ın sonucundan ne çıkaracaklarından tam olarak emin değillerdi, ancak birkaç yıl sonra Albert Einstein bunu bir adım daha ileri götürdü. Einstein, üzerine ışık parladığında bir metalden elektronların serbest kalması olan fotoelektrik etkiyi açıklamak için , American Physical Society'e göre ışığın kendisinin ayrık küçük parçalardan oluştuğunu öne sürdü . Zamanla, bu küçük parçalar fotonlar olarak bilinir hale geldi.
Planck, Einstein ve diğerlerinin ışığın doğasını inceleme çalışmaları, kuantum mekaniğinin gelişimini başlattı .
FOTONLAR PARÇACIK MIDIR?
Kesin konuşmak gerekirse, fotonlar ne parçacık ne de dalgadır; her ikisinin birleşimidir. Bazı durumlarda parçacık benzeri yapıları daha fazla ortaya çıkar ve diğerlerinde dalga benzeri yapıları daha belirgindir.
Örneğin, bir dedektör, nokta benzeri bir parçacık olarak görünen tek bir fotonun gelişini kaydedebilir. Compton saçılması olarak bilinen süreç, bir elektrona çarpan bir fotonu içerir ve bu durumda foton bir parçacık gibi davranır.
Ancak, bir fotonun bir dedektöre tam olarak nerede ve ne zaman çarpacağını tahmin etmek imkansızdır. Kuantum mekaniğinde, olaylara yalnızca olasılıklar atanabilir. Bu olaylar, bir foton alma olasılığının yüksek olduğu bölgelere karşılık gelen dalgalardaki tepe noktaları ve düşük olasılıklı bölgelere karşılık gelen çukurlar ile dalgalar için denklemlerle modellenir .
Bu kavramın en iyi örneği, ışığın (ve nihayetinde diğer atom altı parçacıkların) ikili dalga-parçacık yapısını katılaştıran ünlü çift yarık deneyi ile örneklenir. Işık, içinde iki yarık bulunan bir ekrandan geçtiğinde, ekranın diğer tarafındaki dedektörde, dalgaların tepe noktalarının bazı yerlerde birbiriyle hizalandığı ve tepelerin ve çukurların birbirini götürdüğü bir girişim deseni oluşturur. Her bir foton bir parçacık gibi davranarak ekrandan aynı anda yalnızca bir foton geçse bile, dedektörde ortaya çıkan girişim deseni, dalgalar bunun yerine yarıklardan geçiyor olsaydı oluşacak modelin tamamen aynısıdır.
FOTONLARIN KÜTLESİ VE MOMENTUMU VAR MIDIR?
Fotonların sıfır kütlesi vardır, bu da evrende mümkün olan en yüksek hızda, ışık hızında seyahat etmelerini sağlar. Ancak, enerjileri ve momentumları var.
Fotonların momentuma sahip olması, çok çeşitli uygulamalara olanak tanır. Örneğin, güneş yelkenleri, bir uzay aracını itmek için güneş ışığını kullanan deneysel tahrik cihazlarıdır. NASA'ya göre , güneşten gelen fotonlar, yansıyan yelkenden yansıyor, böylece onların momentumlarını yelkene aktarıyor ve uzay aracını hareket ettiriyor.
FOTONLAR VE ZAMAN
Zamanın geçiş hızı konusundaki anlayışımız, Einstein'ın , ışık hızına daha yakın ve daha yakın hareket eden nesnelerin zamanın geçişinin daha yavaş hızlarını deneyimleyeceğini belirten özel görelilik teorisinden geliyor. Başka bir deyişle, hareketli saatler yavaş çalışır .
Bununla birlikte, özel göreliliğin matematiği yalnızca ışık hızından daha yavaş hareket eden nesneler için geçerlidir ve doğrudan ışık hızında hareket eden fotonlar için geçerli değildir. Bu nedenle, zamanın akışı açısından bir fotonun ne "deneyimlediğini" söylemek imkansızdır, çünkü bilim adamlarının bunu destekleyecek matematiksel bir dili yoktur. Bunu söylemenin başka bir yolu da zamanın akışı kavramının fotonlar için anlamsız olmasıdır.
FOTONLAR YERÇEKİMİNDEN ETKİLENİR Mİ?
Fotonların hem enerjisi hem de momentumu olduğu için yerçekiminden etkilenirler . Modern yerçekimi anlayışımız olan Einstein'ın genel görelilik kuramına göre, herhangi bir enerji biçimine (kütle, momentum ve burulma dahil) sahip her şey yerçekiminden etkilenir. Özellikle, fotonlar gibi kütlesiz parçacıklar, EarthSky'ye göre bir noktadan diğerine minimum mesafeli yollar olan "jeodezikleri" takip eder.
Genel görelilikte, uzay-zaman , büyük nesnelerin etkisinden dolayı eğridir. Bu, "minimum mesafe" yolunu kavisli bir çizgi haline getirebilir, tıpkı jetlerin bir şehirden diğerine düz gitmek için kavisli bir yol izlemesi gerektiği gibi, çünkü Dünya'nın kendisi kavislidir.
Uzay-zamanın eğriliği fotonları çeşitli şekillerde etkiler. Fotonlar, güçlü yerçekimi bölgesinden daha zayıf yerçekimi bölgesine hareket ederken, enerji kaybederler ve bu da frekanslarını spektrumun daha kırmızı ucuna düşürür. Fotonlar büyük nesnelerin yanından geçtiğinde hareket yönleri değişecektir.
0 Yorumlar