ФІЗИКА. Вчимося розв'язувати задачі. "СУЧАСНА ФІЗИКА". Компенсаційний курс
Розділ 19. Квантові властивості випромінювання
19.1. Фотони та їхні характеристики
|
Світло випускається джерелом у вигляді потоку особливих мікроскопічних частинок, які називають фотонами (слово "фотон" можна перекласти з грецької мови як "частинка світла"). Фотону властиві як корпускулярні характеристики – енергія, маса, імпульс, – так і хвильові характеристики (частота і довжина хвилі), що пов'язані між собою. |
|
Енергія фотона E визначається за формулою Планка
де \(\nu\) – лінійна частота випромінювання. Величина
є універсальною фізичною сталою і називається сталою Планка. У теорії, як правило, користуються циклічною частотою \(\omega=2\pi\nu\) і записують формулу (19.1) у вигляді
де величина
теж називається сталою Планка (читається "аш перекреслене" або "аш з рискою"). Енергію фотона можна виразити і через довжину хвилі випромінювання у вакуумі \(\lambda\):
де c – швидкість світла у вакуумі. |
|
Маса фотона відповідно до формул (18.6), (19.1), (19.1a) і (19.1б) формально може бути введена як
або
Оскільки швидкість фотона дорівнює c, то, у відповідності до формули (18.5), маса спокою фотона \(\color{darkblue}{m_{0}=0}\). Це означає, що фотон не може існувати в стані спокою. Єдиний можливий стан фотона - це рух зі швидкістю c. Тому при зіткненні з іншими частинками можливе тільки або поглинання фотона, або відскок без втрати швидкості. |
|
Імпульс фотона, відповідно до формул (18.4а), (19.2) та (19.2а), виражається як
або
Енергія й імпульс фотона пов'язані співвідношенням
|