Qu'est-ce qu'un photon en physique?

UNE photon est une particule de lumière définie comme un faisceau discret (ou quantum) d'énergie électromagnétique (ou lumineuse). Les photons sont toujours en mouvement et, dans le vide (un espace complètement vide), ont une vitesse de lumière constante pour tous les observateurs. Les photons se déplacent à la vitesse de vide de la lumière (plus communément appelée simplement vitesse de la lumière) de c = 2,998 x 10⁸ Mme.

Propriétés de base des photons

Selon la théorie photonique de la lumière, les photons:

• se comporter comme une particule et une onde, simultanément
• se déplacer à une vitesse constante, c = 2,9979 x 10⁸ m / s (c'est-à-dire "la vitesse de la lumière"), dans un espace vide
• avoir une masse nulle et une énergie de repos
• transporter de l'énergie et de l'élan, qui sont également liés à la fréquence (nu) et longueur d'onde (lamdba) de l'onde électromagnétique, exprimée par l'équation E = h nu et p = h / lambda.
• peut être détruit / créé lorsque le rayonnement est absorbé / émis.
• peut avoir des interactions de type particules (c'est-à-dire des collisions) avec des électrons et d'autres particules, comme dans l'effet Compton dans lequel des particules de lumière entrent en collision avec des atomes, provoquant la libération d'électrons.

Histoire des photons

Le terme photon a été inventé par Gilbert Lewis en 1926, bien que le concept de lumière sous forme de particules discrètes existe depuis des siècles et ait été officialisé dans la construction de la science de l'optique par Newton..

Dans les années 1800, cependant, les propriétés ondulatoires de la lumière (c'est-à-dire le rayonnement électromagnétique en général) sont devenues évidentes et les scientifiques avaient essentiellement jeté la théorie des particules de la lumière par la fenêtre. Ce n'est qu'Albert Einstein a expliqué l'effet photoélectrique et réalisé que l'énergie lumineuse devait être quantifiée que la théorie des particules est revenue.

La dualité onde-particule en bref

Comme mentionné ci-dessus, la lumière a des propriétés à la fois d'une onde et d'une particule. Ce fut une découverte étonnante et est certainement en dehors du domaine de la façon dont nous percevons normalement les choses. Les boules de billard agissent comme des particules, tandis que les océans agissent comme des vagues. Les photons agissent à la fois comme une onde et une particule (même si c'est commun mais fondamentalement incorrect, pour dire que c'est "parfois une onde et parfois une particule" selon les caractéristiques les plus évidentes à un moment donné).

Un seul des effets de cette dualité onde-particule (ou dualité onde de particules) est que les photons, bien que traités comme des particules, peuvent être calculés pour avoir la fréquence, la longueur d'onde, l'amplitude et d'autres propriétés inhérentes à la mécanique des ondes.

Faits amusants sur les photons

Le photon est une particule élémentaire, malgré le fait qu'il n'a pas de masse. Il ne peut pas se désintégrer seul, bien que l'énergie du photon puisse se transférer (ou être créée) lors de l'interaction avec d'autres particules. Les photons sont électriquement neutres et font partie des rares particules identiques à leur antiparticule, l'antiphoton.

Les photons sont des particules de spin-1 (ce qui en fait des bosons), avec un axe de spin parallèle à la direction de déplacement (vers l'avant ou vers l'arrière, selon qu'il s'agit d'un photon "gauche" ou "droitier"). Cette fonctionnalité permet de polariser la lumière.