Foton
Van Wikipedia
Fotonen zijn een verschijningsvorm van elektromagnetische straling. Afhankelijk van de gebruikte meetopstelling zal straling (een vorm van energie) zich voordoen als golven of als een stroom van bijna massaloze energiedeeltjes, fotonen. Ze worden doorgaans aangeduid met het symbool γ (de derde Griekse letter, gamma).
Licht is niets anders dan elektromagnetische straling met een energieniveau dat door bepaalde cellen in onze ogen geabsorbeerd kan worden. Licht bestaat dus ook uit fotonen.
Fotonen kunnen binnen een atoom ontstaan als een elektron naar een lagere energietoestand terugvalt en de resterende energie in de vorm van een foton uitzendt. Fotonen kunnen ook opgewekt worden bij nucleaire processen, het terugvallen van een kern uit een geëxciteerde toestand naar een lagere energietoestand, kernsplijting en kernfusie. Ook bij de interactie tussen elementaire deeltjes of het spontane verval van één elementair deeltje naar een ander kunnen fotonen vrijkomen. Wanneer een elementair deeltje en zijn antideeltje botsen, kan alle massa worden omgezet in een energierijk foton. Elk elektromagnetisch veld dat in sterkte varieert produceert ook elektromagnetische straling (en dus fotonen).
In een vacuüm bewegen fotonen zich met de lichtsnelheid c (2,99792458 × 108 meter per seconde) voort. Uit de relativiteitstheorie volgt dat een deeltje met een eindige rustmassa nooit de lichtsnelheid kan bereiken. Een foton heeft dan ook geen rustmassa. De levensduur van een foton is oneindig; een foton is, anders gezegd, volkomen stabiel. Volgens de relativiteitstheorie kan men ook stellen dat de lokale tijd in een foton stilstaat.
Licht met frequentie f bestaat uit fotonen met energie E:
- E = hf
impuls p
- p = hf / c
en de DeBroglie hypothese van impuls p
- p = h / λ
waar h de constante van Planck is (zie de dualiteit van golven en deeltjes). Terwijl fotonen zich door transparante media voortplanten, zullen ze langzamer gaan dan in vacuum, afhankelijk van de brekingsindex van het medium; die brekingsindex hangt in het algemeen af van de frequentie. Op een grensvlak tussen twee media vindt refractie (breking) van het licht plaats, als de brekingsindices van die media verschillen. Wit licht is samengesteld uit verschillende frequenties (kleuren): een spectrum. Dit spectrum kan zichtbaar gemaakt worden door middel van dispersie, die optreedt als de verhouding tussen de brekingsindices van die media van de frequentie afhangt.
Einsteins algemene relativiteitstheorie voorspelde dat de baan van fotonen door zwaartekracht wordt beïnvloed. Dit was destijds (1905) volstrekt in tegenspraak met de heersende opvattingen, maar werd later bevestigd door waarnemingen. De aanname dat fotonen steeds langs een rechte lijn bewegen moest worden aangepast naar de aanname dat fotonen langs geodeten (zie differentiaalmeetkunde) bewegen, en dat zijn in een massaloze ruimte rechte lijnen.
Zie deeltjesfysica, optica en spectroscopie.
| {{{afb_links}}} | Fysische deeltjes |  |
{{{afb_groot}}} |
|---|---|---|---|
|
Subatomair deeltje - Nucleon - Atoomkern - Atoom - Ion - Molecuul Bosonen: Foton - Gluon - W-boson - Z-boson - Higgs-boson - Graviton - Pion - Meson Fermionen: Quark - Lepton - Neutrino - Elektron - Positron - Muon - Tauon - Proton - Neutron - Baryon |
|||
