الامارات 7 - الفوتون هو الجسيم الأساسي الذي يشكل الضوء، ويعد وحدة الطاقة الدقيقة للإشعاع الكهرومغناطيسي. قدم العالم ألبرت أينشتاين في عام 1905 مفهوم الفوتون في إطار تفسيره للتأثير الكهروضوئي، حيث افترض أن الضوء يتكون من حزم منفصلة من الطاقة. يحمل الفوتون طاقة تتعلق بتردد الإشعاع، ويتواجد في العديد من أشكال الأشعة مثل أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء وموجات الراديو. يتميز الفوتون بسرعته العالية في الانتقال، التي تفوق قدرتنا على إدراكها، ويُصنف كجسيم دون ذري. ويعتقد أنه يحمل المجال الكهرومغناطيسي.
خصائص الفوتونات:
يعتبر الفوتون جسيمًا وموجة في نفس الوقت.
ينتقل الفوتون بسرعة الضوء التي تبلغ 2.9979 × 10^8 متر/ث في الفراغ.
لا يمتلك الفوتون كتلة، لكنه يحمل طاقة وزخمًا حركيًّا يرتبطان بالتردد وطول الموجة.
يمكن أن يتكون الفوتون أو يختفي عند امتصاص أو انبعاث الإشعاع.
يتمتع الفوتون بطاقة غير قابلة للتقسيم، ويخزن هذه الطاقة في شكل مجال كهربائي متذبذب.
يتفاعل الفوتون مع جسيمات أخرى مثل الإلكترونات.
يمتلك الفوتون طول موجي وتردد خاص به مثل الموجات الكهرومغناطيسية.
ليس للفوتون لون، وبالتالي لا يمكن رؤيته بالعين المجردة، لكن يمكن إدراكه عندما تتجمع العديد من الفوتونات على شبكة العين.
تاريخ اكتشاف الفوتون:
بدأت سلسلة اكتشاف الفوتون في بداية القرن العشرين. ففي عام 1901، اكتشف ماكس بلانك نظرية الجسم الأسود. في عام 1902، اكتشف هينريك لينارد أن طاقة الإلكترونات لا تعتمد على شدة الضوء، بل على طوله الموجي. في عام 1905، عزز ألبرت أينشتاين هذا الاكتشاف مع نظرية الكم، حيث أشار إلى أن الضوء يتكون من حزم منفصلة للطاقة. وفي عام 1923، قدم أينشتاين أدلة تجريبية على سلوك الفوتونات من خلال تجارب تشتت الأشعة السينية على الإلكترونات. في عام 1926، أطلق لويس دي بروي اسم "الفوتونات" على هذه الجسيمات. وفي عام 1977، تم تأكيد الفوتون كظاهرة بصرية كمومية أساسية.
الموجات الكهرومغناطيسية:
الموجات الكهرومغناطيسية هي نوع من الموجات التي تشمل الضوء بكل أشكاله (المرئي وغير المرئي). تتشكل هذه الموجات من تذبذب في المجال الكهربائي والمغناطيسي، حيث تكون الموجات الكهربائية والمغناطيسية متعامدة على بعضها البعض. تتحرك هذه الموجات بسرعة الضوء في الفراغ ولا تحتاج إلى وسط مادي للانتقال، على عكس الموجات الصوتية.
الخلاصة:
الضوء يمكن تقسيمه إلى وحدات صغيرة تعرف بالفوتونات، التي تحمل طاقة معينة وتتحرك بسرعة الضوء. هذه الفوتونات لا تمتلك لونًا ويمكن رؤيتها فقط عندما تتجمع بشكل جماعي على شبكة العين.
خصائص الفوتونات:
يعتبر الفوتون جسيمًا وموجة في نفس الوقت.
ينتقل الفوتون بسرعة الضوء التي تبلغ 2.9979 × 10^8 متر/ث في الفراغ.
لا يمتلك الفوتون كتلة، لكنه يحمل طاقة وزخمًا حركيًّا يرتبطان بالتردد وطول الموجة.
يمكن أن يتكون الفوتون أو يختفي عند امتصاص أو انبعاث الإشعاع.
يتمتع الفوتون بطاقة غير قابلة للتقسيم، ويخزن هذه الطاقة في شكل مجال كهربائي متذبذب.
يتفاعل الفوتون مع جسيمات أخرى مثل الإلكترونات.
يمتلك الفوتون طول موجي وتردد خاص به مثل الموجات الكهرومغناطيسية.
ليس للفوتون لون، وبالتالي لا يمكن رؤيته بالعين المجردة، لكن يمكن إدراكه عندما تتجمع العديد من الفوتونات على شبكة العين.
تاريخ اكتشاف الفوتون:
بدأت سلسلة اكتشاف الفوتون في بداية القرن العشرين. ففي عام 1901، اكتشف ماكس بلانك نظرية الجسم الأسود. في عام 1902، اكتشف هينريك لينارد أن طاقة الإلكترونات لا تعتمد على شدة الضوء، بل على طوله الموجي. في عام 1905، عزز ألبرت أينشتاين هذا الاكتشاف مع نظرية الكم، حيث أشار إلى أن الضوء يتكون من حزم منفصلة للطاقة. وفي عام 1923، قدم أينشتاين أدلة تجريبية على سلوك الفوتونات من خلال تجارب تشتت الأشعة السينية على الإلكترونات. في عام 1926، أطلق لويس دي بروي اسم "الفوتونات" على هذه الجسيمات. وفي عام 1977، تم تأكيد الفوتون كظاهرة بصرية كمومية أساسية.
الموجات الكهرومغناطيسية:
الموجات الكهرومغناطيسية هي نوع من الموجات التي تشمل الضوء بكل أشكاله (المرئي وغير المرئي). تتشكل هذه الموجات من تذبذب في المجال الكهربائي والمغناطيسي، حيث تكون الموجات الكهربائية والمغناطيسية متعامدة على بعضها البعض. تتحرك هذه الموجات بسرعة الضوء في الفراغ ولا تحتاج إلى وسط مادي للانتقال، على عكس الموجات الصوتية.
الخلاصة:
الضوء يمكن تقسيمه إلى وحدات صغيرة تعرف بالفوتونات، التي تحمل طاقة معينة وتتحرك بسرعة الضوء. هذه الفوتونات لا تمتلك لونًا ويمكن رؤيتها فقط عندما تتجمع بشكل جماعي على شبكة العين.