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

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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 (espace totalement vide), la vitesse de la lumière est constante pour tous les observateurs. Les photons se déplacent à la vitesse de vide de la lumière (plus communément appelée la vitesse de la lumière) de c = 2,998 x 108 Mme.

Propriétés de base des photons

Selon la théorie des photons 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 zéro masse et énergie de repos
  • transportent de l’énergie et de la quantité de mouvement, qui sont également liées à la fréquence (nu) et longueur d'onde (lamdba) de l'onde électromagnétique, telle qu'elle est 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 particule (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 formalisé dans la construction par Newton de la science de l'optique.

Dans les années 1800, cependant, les propriétés des ondes de la lumière (par lesquelles on entend le rayonnement électromagnétique en général) devinrent évidentes et les scientifiques avaient essentiellement jeté la théorie de la lumière de la particule par la fenêtre. Ce n’est que lorsque Albert Einstein a expliqué l’effet photoélectrique et réalisé que l’énergie lumineuse devait être quantifiée pour que la théorie des particules revienne.

La dualité onde-particule en bref

Comme mentionné ci-dessus, la lumière a les propriétés d'une onde et d'une particule. Ce fut une découverte étonnante et est certainement en dehors 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 s’il est courant mais fondamentalement inexact de dire que c’est "parfois une onde et parfois une particule", selon les caractéristiques les plus évidentes à un moment donné).

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

Faits Photon Amusants

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 être transférée (ou 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 (formant des bosons), avec un axe de rotation parallèle au sens de déplacement (vers l'avant ou vers l'arrière, selon qu'il s'agit d'un photon "gauche" ou "droit"). Cette fonctionnalité est ce qui permet la polarisation de la lumière.