Repetytorium maturzysty - fizyka - 2022

11 Foton i jego energia Pojęcie fotonu – cząstki 1 światła wprowadził Albert Einstein, wyjaśniając zjawisko foto- elektryczne, wprowadził tym samym pojęcie dualizmu korpuskularno–falowego dla świa- tła. Foton nie ma masy spoczynkowej, porusza się z prędkością światła c = 3∙10 8 m s . Jego energię wyrażamy wzorem: E = hf gdzie: f c = λ l – długość fali pęd: p hf c h = = λ FOTON I JEGO ENERGIA Wprowadzanie „masy fotonu” za pomocą wzoru zaczerpniętego z mechaniki relatywi- stycznej, a mianowicie m E c f = 2 , jest delikatnie mówiąc pomyłką. Wzór E= mc 2 jest słuszny dla m ≠ 0 i nie odnosi się do przypadku m = 0. Masa m f nie ma żadnego sensu fizycznego. Nie ma mowy o jakiejkolwiek bezwładności fotonu: we wszyst- kich IUO (inercjalnych układach odniesienia) foton ma prędkość c ; w próżni nie można fo- tonów ani przyśpieszyć, ani spowolnić (można je tylko unicestwiać). Gdyby jednak „masa” fotonu była rzeczywistością, to foton „niebieski” byłby masywniejszy od „czerwonego”. Teoria relatywistyczna wyjaśnia odchylanie się promieni w polu grawitacyjnym bez wprowadzania jakiejkolwiek masy fotonu. Reasumując, wprowadzenie masy fotonu nie wnosi nic istotnego, wprowadza natomiast dodatkowo niepotrzebne skomplikowanie do i tak skomplikowanego zagadnienia masy w fizyce. Wracając do problemu zerowej masy spoczynkowej fotonu, należy podkreślić, że nie ma takiego realnego IUO, w którym foton spoczywa, dlatego masa spoczynkowa fotonu jest wielkością niemierzalną. Bez sensu jest więc także mówić o czasie w układzie związanym z fotonem. Zerowa masa spoczynkowa wcale nie oznacza całkowitego braku masy. Podobnie temperatura 0°C nie oznacza, że ciało nie ma energii wewnętrznej. Istota sprawy tkwi w tym, że prędkość światła jest prędkością szczególną. Energia przenoszona przez światło jest kwantowana , tzn. przesyłana w pewnych porcjach zwanych fotonami . Energia pojedynczego fotonu jest wprost proporcjonalna do częstotliwo- ści światła i wyraża się wzorem: E f = hv gdzie: h = 6,63 ∙ 10 –34 J ∙ s – stała Plancka υ – częstotliwość światła 1 Uwaga! nie należy mylić cząstki i cząsteczki. Cząstki to jednostki elementarne – elektron, proton, foton. Cząsteczki – to „części” wody H 2 O, soli NaCl itp.