Foton Nedir?

Modern fiziğin önemli çalışma alanlarından biri olan kuantum fiziği; molekülleri, atomları ve atom altı parçacıkların enerjilerini ve bu parçacıkların davranışlarını inceler. Kuantum fiziğinin uğraş alanı içerisinde yer alan pek çok büyüklük, belirli değerler alabilir. Bu tür büyüklüklere kesikli veya kuantumlu denir.

Max Planck 1900 yılında ışığın kuanta adını verdiği küçük enerji paketlerinden oluştuğunu ileri sürmüştür.

Albert Einstein (1879-1955) ışığın foton adını verdiği enerji paketleri hâlinde ilerlediğini ifade etmiştir. Einstein’in ileri sürdüğü fikirler, Planck’ın fikirleriyle de uyuşmaktadır.

Bir ışık demetinde enerji taşıyan küçük enerji paketlerine foton denir.

Fotonların Özelikleri,

Işık hızıyla hareket eder.

Kütleleri ve durgun enerjileri yoktur.

Frekans veya dalga boylarına bağlı olarak enerji ve momentuma sahiptir.

Soğurulduğunda yok olur.

Kütlesi olmamasına rağmen madde ile etkileşime girebilir.

Hiçbir sistemde durgun hâlde bulunamaz.

Elektrikçe yüksüz oldukları için elektrik ve manyetik alandan etkilenmez.

Einstein’a göre frekansı f olan bir fotonun enerjisi E_f = h . f şeklindedir.

Fotonun frekansı yerine f = c/λ  ifadesi yazılırsa fotonun enerjisini dalga boyu cinsinden veren E = h ( c/λ  ) ifadesi bulunur. Böylece aşağıdaki denklem elde edilir.

Fotonun enerjisinin (E) SI’da birimi Joule dür (J)

Planck sabitinin değeri h = 6,626 . 10-34 J . s

frekansın (f) biriminin s^-1

ışık hızının (c) birimi m/s

dalga boyunun (λ) birimi m

olarak alınır.

Eğer dalga boyunun birimi Å (Angstron) olarak verilirse 1Å = 10^-10 metre eşitliği kullanılarak metreye dönüştürülebilir.

Bir fotonun enerjisi çok küçük değere sahip olduğu için elektronvolt (eV) cinsinden de ifade edilebilir. Bir elektronun bir voltluk potansiyel farkı altında kazandığı enerjiye elektronvolt denir.

Planck sabitinin birimi eV cinsinden ışık hızının birimi Å cinsinden ifade edilirse (h . c) çarpımı yaklaşık olarak 12 400 eV . Å olarak bulunur.

h . c = 12 400 eV . Å

Bu durumda fotonun enerji denklemi