- φωτόνιο
- Στοιχειώδες συστατικό της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, το οποίο έχει σωματιδιακές ιδιότητες, κινείται (στο κενό) με την ταχύτητα του φωτός (300.000 χλμ. /δευτ.) και είναι εφοδιασμένο με μια ποσότητα ενέργειας (κβάντο) ίση προς hv, όπου h η σταθερά δράσης του Πλανκ
(h = 6,62 · 10-27 έργια · δευτ.)
και ν η συχνότητα της θεωρούμενης ακτινοβολίας. Από αυτό συμπεραίνουμε ότι όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα της ακτινοβολίας τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια των φ. που την αποτελούν.
Την έννοια του φ. την καθιέρωσε το 1905 ο Αϊνστάιν, για να δώσει μια ικανοποιητική ποσοτική ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, διαδικασία αρκετά απλή της αλληλεπίδρασης μεταξύ ακτινοβολιών και ύλης. Η παρατήρηση στη συνέχεια άλλων φαινομένων, όπως το φαινόμενο Κόμπτον, επιβεβαίωσε την ύπαρξη των φ. Κατ’ αναλογία, ο όρος φ. επεκτείνεται και στον προσδιορισμό των κβάντων των ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών με συχνότητες διαφορετικές από εκείνες του ορατού φάσματος.
Φ. παράγονται κάθε φορά που σε ένα άτομο έχουμε μετάβαση ενός σωματιδίου, ηλεκτρικά φορτισμένου, από μια κατάσταση που χαρακτηρίζεται με υψηλότερη ενέργεια σε μία κατάσταση με μικρότερη ενέργεια. Οι μεταβάσεις σε άλλη κατάσταση ενέργειας των περιφερειακών ηλεκτρονίων προκαλούν εκπομπή φ., εφοδιασμένων όμως με μικρή ενέργεια (χαμηλή συχνότητα)· εκείνα τα εσωτερικά δίνουν αφορμή σε εκπομπή ακτίνων Χ· κατά τις μεταβάσεις των πυρήνων από την κατάσταση διέγερσης στη θεμελιώδη κατάσταση, έχουμε εκπομπή ακτίνων γ.
Η εισαγωγή της έννοιας του φ. στη φυσική επέτρεψε να περιγραφεί τελείως ο δυϊσμός που υπάρχει στη συμπεριφορά του φωτός: η κυματική από τη μια μεριά (όπως αποδεικνύουν τα φαινόμενα διάχυσης και συμβολής), η σωματιδιακή από την άλλη (φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, φαινόμενο Κόμπτον).
Εκτός από τα φαινόμενα αλληλεπίδρασης μεταξύ ακτινοβολιών και ύλης που αναφέραμε, τα φ. υψηλής ενέργειας παράγουν ζεύγη θετικών και αρνητικών ηλεκτρονίων· αντίθετα, κατά την εκμηδένιση ενός θετικού ηλεκτρονίου (ποζιτρόνιο) και ενός αρνητικού ηλεκτρονίου, παράγεται ένα φ.
Οι ιδιότητες των φ. μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: δεν έχουν μάζα ηρεμίας, επειδή υπάρχουν μόνο σε κίνηση με την ταχύτητα του φωτός· στερούνται ηλεκτρικού φορτίου και μαγνητικής ροπής και κατά συνέπεια δεν αποκλίνουν από την πορεία τους παρουσία μαγνητικών και ηλεκτρικών πεδίων·
έχουν δική τους γωνιακή ροπή ίση προς
, η οποία μπορεί να ερμηνευθεί ως περιστροφή γύρω από τον εαυτό τους. Η αναγνώριση του ασυνεχούς χαρακτήρα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας –δηλαδή της κατάτμησής της σε φ.– επέτρεψε να δοθεί πλήρης ερμηνεία ακόμα και σε φαινόμενα χημικά, τα οποία παράγονται από τη δράση του φωτός ή από άλλες ακτινοβολίες.
* * *το, Νφυσ. κβαντόνιο, αναφερόμενο στο φως και γενικότερα στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, φορέας τών ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων.[ΕΤΥΜΟΛ. Αντιδάνεια λ., πρβλ. αγγλ. photon < φως, φωτός].
Dictionary of Greek. 2013.