القانون العام لحساب طاقة الفوتون: -
ط = ه * ت (علاقة بلانك)
حيث تدل الختصارات على: -
ط: تعبر عن طاقة الضوء (الفوتون)، تقاس بوحدة الجول.
ت: التردد، وتقاس بوحدة الهيرتز.
ه: ثابت بلانك (6.63*10-34) وتقاس بوحدة جول. ث
ولحساب التردد: -
س = ل * ت
حيث تدل الاختصارات على: -
س: سركة الضوء (3*810) وتقاس بمتر /ث.
ت: التردد، يقاس بوحدة الهيرتز.
ل: الطول الموجي، ويقاس بوحدة المتر.
ولكن ما هو تعريف الفوتون: " الفوتونات هي حزمة دقيقة من الأشعة الكهرومغناطيسية، تتواجد في العديد من أشكال الأشعة ذات الطاقة العالية وذات الطاقة المنخفضة أيضًا، لا يمكن إدراكها بسبب سرعتها المقاربة لسرعة الضوء"
لا يعتبر الفوتون جمساً ساكناً، حيث أنه يتحرك بصفة مستمرة، يتنقل في الفراغ بشكل سريع الضوء، وبعد دراسة اينشتاين للضوء اثبت بأن الضوء يتكون من مجموعة فوتونات، واثبت أيضاً أن شدة الضوء تزداد بزيادة عدد الفوتونات.
يجب الإشارة الى ان كل فوتون يحمل كمية من الطاقة يتناسب طردياً مع تردده، في حين أن التردد يتناسب عكسياً مع طول الموجة، وبالتالي تعتبر الأشعة فوق البنفسجية ضارة لجلد الإنسان لان موجات الألوان غير المرئية أكبر من الأمواج المرئية.
ولكن ما هي خصائص الفوتون: -
• تعد الفوتونات جسيمات عديمة الكتلة، ولا تتوقف عن الحركة.
• تعتبر جسيمات أولية.
• لا يوجد بها شحنة كهربائية.
• ولكن تعتبر مستقرة نوعاً ما.
• تصنف بأنها من البوزونات، إذ تمتلك لفاً ذاتياً قيمته واحد.
• تحمل الفوتونات الطاقة وقوة الدفع المرتبطة برقم التردد.
• تتفاعل مع الأجسام الأخرى مثل الإلكترونات.
• يمكن تدميرها أو امتصاصها بواسطة العمليات الطبيعية، في الشعاع أو الامتصاص.
• تنتقل بنفس سرعة الضوء.
نظرة تاريخية لمراحل اكتشاف الفوتون: -
بدأ أول وصف للفوتون في عام 1900 الذي جاء في وصف الفيزيائي ماكس بلانك، حيث أوضح أن كل أشكال الطاقة الإشعاعية عبارة عن تيارات من الجسيمات تحمل كمية من الطاقة ولا نستطيع تقسيمها، والفوتون عبارة عن كم من الطاقة الكهرومغناطيسية. وفي عام 1902 اكتشف العالم الفيزيائي فيليب أنتون لينارد أن كمية الطاقة التي تعطى للإلكترون تعتمد فقط على لون الضوء الذي ظهر على القطب الكهربائي.
أما في عام 1905 أثبت العالم الفيزيائي ألبرت آينشتاين أن طاقة الفوتون تعتمد بشكل رئيسي على طول الموجة أو التردد. وأخيراً في عام 1922 العالم الفيزيائي آرثر كومبتون في اكتشافه المعروف بتأثير كومبتون حيث يعتبر دليل قوي أن الفوتونات هي في الواقع جسيمات، " حيث أقدم العالم كومبتون على نشر ورقةٍ تشمل تفسيراً فيزيائياً بحتاً للتغيرات التي تطرأُ على طولِ موجةِ أشعةِ إكس موضّحاً الأسباب بأنّها تُعزى إلى أنَّ الضوء يَسلك سلوكَ الجسيم، ويُشار إلى أنَّ هذا التفسير مبنيٌ على ما جاء به آينشتاين وهو أنّ الجسيمات تَتَألف من مجموعةٍ من الحُزم التي تدخل في تركيبها كميةٌ معينةٌ من الطاقة، والتي تعتمد بشكلٍ كبيرٍ على ترددِ الضوء"
ما هي وظائف الفوتونات؛ كانت تستخدم في الزمن القديم لتحقيق عملية الإبصار وتتم هذه العملية بواسطة نقل الضوء للعين، ولكن في هذه الأوقات باتت تقوم هذه الجسيمات بأدوار أساسية في جميع أشكال الحياة، فهي تستخدم الآن في الأمواج الكهرومغناطيسية وأمواج البث التلفزيوني والإذاعي، وتستخدم في كافة أجهزة التحكم عن بعد التي توجد في الهواتف النقالة أو الأجهزة الخاصة بالطائرات، كما توجد في الأجهزة الطبية وأجهزة التفتيش التابعة للأجهزة الأمنية.
من أين نحصل على الفوتون (المصدر الرئيسي للتوليد)؛ ممكن اعتبار النجوم والشمس هي المصدر الرئيسي لإنتاج الفوتونات، حي ان الطاقة الكبيرة التي تتشكل بفعل التفاعلات النووية تشكل الفوتونات التي تنتقل إلى الأرض بعدئذ على شكل طاقة.
110 مشاهدة
