Foton

Foton, elektromanyetik dalganın toplam enerjisini oluşturan enerji paketçiklerinden her biri için kullanılan isimdir. Elektromanyetik dalga, ışık hızı ile ilerlediği ve enerji içeriğini de fotonlar halinde kendisi ile beraber taşıdığı için fotonun hızı da c'dir. Sonsuz ömrü vardır, yani artık başka şeylere bozunmaz(dönüşmez)

Foton

Foton, elektromanyetik alanın en temel birimidir (quant), ışık taneciğidir. Işık hızıyla hareket eder. Sonsuz ömrü vardır. Durgun kütlesi sıfır olarak kabul edilir (2005 yılındaki son verilere göre kütlesinin üst limiti m<6 \times 10^ eV şeklinde ifade edilmektedir), ancak enerjisi ve momentumu vardır. Fotonların enerjisi, frekansına bağlıdır.

Fotonlar

Bilim adamları, ışığın bir tür elektromanyetik dalga olduğunu düşünüyorlardı ve içleri rahattı; ta ki Max Planck bazı deneylerinde ışığın tanecikmiş gibi davrandığını farkedinceye dek. Işık sanki devamlı dalgalar değil de, enerji paketcikleri gibi geliyordu. Einstein ve Planck bu enerji paketlerini ışık quantumu veya foton olarak adlandırdılar. Fotonlar sanki birer parçacıklarmış gibi davranıyordu. Relativite teorisine göre, bir parçacığın ışık hızında gidebilmesi için kütlesinin sıfıra eşit olması gerekiyordu! Demek ki ışığın enerjisi sadece kinetik enerjiydi; kütlesinden kaynaklanan hiçbir enerjisi yoktu. Einstein o güne dek açıklanamamış olan fotoelektrik olayını bu kavramla açıkladıktan sonra, bilim adamlarının ağızında yeniden 'ışık nedir?' sorusu gündeme gelmişti.

Einstein, fotoelektrik olayını açıklayabilmek için, ışık enerjisinin kuantumlarını gerçek mermiler olarak kabul edip, bu kuantumların atomlara çarptığı zaman, tıpkı parçacıklar gibi bombardıman olaylarına yol açabileceğini düşündü. 1923’te Compton Olayının bulunmasıyla bu teori doğrulanmış oldu. Einstein’a göre, mekanda ışığın yayılması enerji kuantumlarıyla, yani fotonlarla olur. Her kuantum, bir tanecik, bir ışık atomu gibi bir varlığa sahiptir. Işığın bütün enerjisi (hf) bu fotonlarda bulunur. Bunlar ışık hızı ile aynı istikamette giderler. Einstein’a göre (hf) enerjili bir foton bir elektrona rastladığı zaman bütün enerjisini elektrona verir ve elektrona bir kinetik enerji kazandırır. Einstein, f frekanslı bir ışık fotonunun elektrona kazandırdığı v hızı ile frekans arasındaki münasebeti: 1 hf= W+ ???? mv2 2 eşitliğiyle belirtmiştir. Einstein denklemi denilen bu denklemde, m elektronun kütlesi, v ise hızıdır. h Planck sabiti, W de elektronun metalik kütleden koparılması için gerekli işi gösterir. Buna çıkış işi adı verilir ki, her metal için sabit bir değerdir. Eğer hf= W ise, fotoelektronların hızı sıfırdır. O halde minimum bir fo frekansı vardır ki, bundan daha küçük frekanslı ışıklarda fotoelektrik olayı meydana gelmez. Buna göre yukarıdaki denklem: 1 hf= hfo+ ?? mv2 veya 2 1 h (f-fo) = ??? mv2 şeklinde de yazılabilir. 2

  • Eğer ışık dediğimiz olgu parçacıklardan oluşuyorsa, frekans veya dalgaboyunun ne anlamı var acaba? Aslında sorulması gereken en iyi soru: "ışık gerçekten nedir?"
  • Cevap: 'Hem dalga, hem parçacık!'
  • Işığın bazı özellikleri sadece dalga konsepti ile açıklanırken (girişim veya kırınım gibi), bazı özellikleri ise sadece foton konsepti ile açıklanabiliyor (Fotoelektrik olay veya atomların enerji soğurması ve salması gibi).


Foton Tarihi

Ondokuzuncu yüzyılda en çok tartışılan konulardan biri, ışığın parçacık mı yoksa dalga mı olduğu sorusuydu. James Clerk Maxwell'in elektromanyetik kuramı ve Hertz'in deneylerinden sonra ışığın dalga olduğu kabul edilmeye başlandı. Ancak bazı deneyler ışığın dalga olduğu gözlemiyle uyuşmuyordu. Karacisim ışıması hakkında Rayleigh ile Jeans'in kurduğu teori bunun zirveye çıktığı yerlerden biriydi. Rayleigh ve Jeans dalga yaklaşımını kullanarak, belli bir sıcaklığa sahip bir cismin etrafa hangi dalga boyunda ne kadar ışıma yapacağını hesaplamaya çalıştılar. Buldukları sonuç, uzun dalga boylarında deneylerle uyumluydu ama düşük dalga boylarında çok büyük bir sapma gösteriyordu. Teorileri, dalga boyu küçüldükçe, yapılan ışımanın sonsuza gideceğini söylüyordu (bu yüzden buna morötesi felaketi denir). Daha sonra Max Planck, ışık dalga olarak değil de enerji paketçikleri olarak düşünülürse bu problemin aşılabileceğini farketti (bu, Max Planck'a 1918 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırmıştır). Daha sonra Arthur Compton tarafından açıklanan Compton saçılması olayı ve Albert Einstein'ın açıkladığı Fotoelektrik olay ışığın parçacık yapısını ortaya çıkardı. Fakat girişim ve kırınım deneyleri gibi başka deneyler de ancak ışığın dalga olduğu varsayıldığında açıklanabilmektedir. Şu anda kabul edilen ışığın ikili bir yapısı olduğu ve hem parçacık hem dalga özeliği gösterdiğidir (daha sonraki deneyler bütün maddelerin böyle olduğunu göstermiştir).Ayrıca Türk iki yetişkin ALKIM ve MERT, lakablarıyla Dominant Alkım ve 1 alcaz Mert 'in bu konuda isteksizde olsa çalışmaları mevcuttur.

Foton nedir?

"Foton nedir?" sorusuna cevap ararken birçok değişik perspektiften bakan cevaba gerek vardır. En bariz özelliklerini şöyle sayabiliriz: Durgun kütlesi sıfırdır; ışık hızıyla gider; etkileşimlere parçacık olarak girebilir ancak dalga olarak yayılır; E=h x f, p=h/l ve E=pc bağıntılarına uyar; kütlesi sıfır olduğu halde diğer parçacıklar gibi kütle çekiminden bile etkilenir.

Kaynaklar

* Vikipedi
  • Rehber ansiklopedisi

İlgili konuları ara

Yanıtlar