Фатон

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці

Фатон (ад стар.-грэч.: φῶς «свет») — элементарная часціца, квант электрамагнітнага выпраменьвання (у вузкім сэнсе — святла).

Бязмасавая часціца, здольная існаваць толькі рухаючыся са скорасцю святла. Электрычны зарад фатона таксама роўны нулю. Фатон можа знаходзіцца толькі ў двух спінавых станах з праекцыяй спіна на кірунак руху (спіральнасцю) ±1. Гэтай уласцівасці ў класічнай электрадынаміцы адпавядае кругавая правая і левая палярызацыя электрамагнітнай хвалі.

Фатону як квантавай часціцы ўласцівы карпускулярна-хвалевы дуалізм, ён выяўляе адначасова ўласцівасці часціцы і хвалі.

Фізічныя уласцівасці[правіць | правіць зыходнік]

Фатон можа мець адзін з двух станаў палярызацыі і апісваецца трыма прасторавымі параметрамі -- складнікамі хвалевага вектара, які вызначае яго даўжыню хвалі і кірунак распаўсюду.

Фатон не мае электрычнага зараду і не распадаецца спантанна ў вакууме, таму аднесены да ліку стабільных элементарных часціц. Апошняе сцвярджэнне слушна пры адсутнасці вонкавага поля; у вонкавым магнітным полі магчымы распад фатона на два фатоны з іншай палярызацыяй.

Масу спакою фатона лічаць роўнай нулю. Таму скорасць фатона, як і скорасць кожнай бязмасавай часціцы, роўная скорасці святла. Па гэтай прычыне (няма сістэмы адліку, дзе фатон у спакоі) унутраная цотнасць часціцы не вызначана. Фатон -- ісцінна нейтральная часціца, таму яго зарадавая цотнасць адмоўная і роўная -1.

Фатон адносіцца да калібровачных базонаў. Ён удзельнічае ў электрамагнітным і гравітацыйным узаемадзеянні.

Фатоны выпраменьваюцца ў многіх прыродных працэсах, напрыклад, пры руху электрычнага зараду з паскарэннем, пры пераходзе атама або ядра з узбуджанага стану да стану з меншай энергіяй, або пры анігіляцыі пары электрон-пазітрон. Пры зваротных працэсах -- узбуджэнне атама, нараджэнне электрон-пазітроннай пары -- адбываецца паглынанне фатонаў.[1]

Фатоны ў рэчыве[правіць | правіць зыходнік]

Асноўныя артыкулы: Групавая скорасць, фотахімія

Святло распаўсюджваецца ў празрыстай асяроддзі з хуткасцю меншай, чым С- хуткасць святла ў вакууме. Напрыклад, фатонам, якія перажываюць мноства сутыкненняў на шляху ад сонечнага ядра, выпраменьвальнага энергію, можа спатрэбіцца каля мільёна гадоў, каб дасягнуць паверхні Сонца. Аднак, рухаючыся ў адкрытым космасе, такія ж фатоны далятаюць да Зямлі ўсяго за 8,3 хвіліны. Велічыня, якая характарызуе памяншэнне хуткасці святла, называецца паказчыкам праламлення рэчыва.

З класічнай пункту гледжання запаволенне можа быць растлумачана так. Пад дзеяннем напружанасці электрычнага поля светлавой хвалі валентныя электроны атамаў асяроддзя пачынаюць здзяйсняць вымушаныя гарманічныя ваганні. Вагальныя электроны пачынаюць з вызначаным часам запазнення выпраменьваць другасныя хвалі той жа частоты і напружанасці, што і ў падальнага святла, якія интерферируют з першапачатковай хваляй, запавольваючы яе[2]. У карпускулярнай мадэлі запаволенне можа быць замест гэтага апісана змешваннем фатонаў з квантавымі абурэннямі ў рэчыве (квазичастицами, падобнымі фононов і Эксітонны) з адукацыяй поляритона. Такі поляритон мае выдатную ад нуля эфектыўную масу, з-за чаго ўжо не ў стане рухацца з хуткасцю С. Эфект ўзаемадзеяння фатонаў з іншымі квазичастицами можа назірацца напрамую ў эфекце Рамана і ў рассеянні Мандэльштама - Бриллюэна.

Фатоны таксама могуць быць паглынутыя ядрамі, атамамі або малекуламі, справакаваўшы такім чынам пераход паміж іх энергетычнымі станамі. Паказальны класічны прыклад, звязаны з паглынаннем фатонаў глядзельнай пігментам палачак сятчаткі родопсином, у склад якога ўваходзіць реціналь, вытворная рэтынолу (вітаміна A), адказнага за зрок чалавека, як было ўстаноўлена ў 1958 годзе амерыканскім біяхімікі нобелеўскім лаўрэатам Джорджам Уолдо і яго супрацоўнікамі. Паглынанне фатона малекулай родопсина выклікае рэакцыю транс-ізамерызацыі реціналь, што прыводзіць да раскладання родопсина. Такім чынам, у спалучэнні з іншымі фізіялагічнымі працэсамі, энергія фатона пераўтворыцца ў энергію нервовага імпульсу. Паглынанне фатона можа нават выклікаць разбурэнне хімічных сувязяў, як пры фотодиссоциации хлору; такія працэсы з'яўляюцца аб'ектам вывучэння фотахіміі.

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]

  • Савельев И.В. Курс общей физики. -- 1982.
  1. Савельев И. В. Курс общей физики. -- 1982.
  2. | Касьянов, В. А. |Физика 11 класс |3-е изд |М. |Дрофа | 2003 | 228—229 | 416 |isbn = 5-7107-7002-7