fotonlar

Fotonlar, elektromanyetik alanın enerji kuantumunu temsil eden temel parçacıklardır. Evrendeki tüm elektromanyetik radyasyon, ışık da dâhil olmak üzere fotonlar aracılığıyla taşınır. Fotonlar rest kütlesi sıfır olan kütlesiz parçacıklar olarak kabul edilir; boşlukta ışık hızında hareket ederler ve elektrik yükü taşımazlar. Spinleri 1’dir ve iki polarisasyon durumuna sahiptirler.

Enerjileri frekansına bağlıdır: E = h f, burada h Planck sabiti ve f frekanstır. Dalga özelliğiyle de davranan fotonlar için de dalga boyu ile farka bağlanan bir enerji ve momentum bulunur; p = E/c = h/λ ve f = c/λ formülleriyle ilişkilidir. Fotonlar, elektromanyetik etkileşimin kuantum anlatımı olan kuantum elektrodinamik (QED) çerçevesinde tarif edilir.

Işık, fotonlar halinde parçacık davranışı sergilerken, aynı zamanda dalga olarak da özellikler gösterir. Yayılan fotonlar, fotodetektörlerde sayılarak ölçülebilir; tek foton olayları, fotoelektrik etkisi, Compton saçılması ve çift üretimi gibi süreçlerle madde ile etkileşir. Ortam içinde fotonlar, hızlarını ve dalga boylarını oluşturan kırınım ve gradyan etkileri nedeniyle farklı hızlarda ve reizli (grup) hızlarda ilerleyebilirler.

Geniş spektrum üzerinde sınıflandırılan fotonlar gamma ışınlarından radyo dalgalarına kadar uzanan elektromanyetiki spektrumun taşıyıcılarıdır. Teknolojide fotonlar, lazerler, fiber optik iletişim, fotovoltaik cihazlar, görüntüleme ve kuantum iletişimi gibi alanlarda temel rol oynar. Tarihsel olarak Planck’ın kuantum kavramı ve Einstein’ın 1905 açıklaması, foton kavramının gelişimini şekillendirmiştir.