valonsäde

Valonsäde on suomenkielinen termi, jota käytetään sekä valon kvanttina että yleisemmin valon säteenä. Nykyfysiikassa valonsäde tarkoittaa sähkömagneettisen säteilyn perusyksikköä, fotonia, joka kantaa energiaa ja impulssia mutta jolla ei ole lepomassaa.

Valonsäde kulkee vapaassa tilassa valon nopeudella c, ja se osoittaa sekä hiukkanen- että aalto-ominaisuuksia. Sen energia on E = h f (tai E = h c / λ) ja sen momentum p = h / λ. Sillä on spini 1 ja sen polarisaatio voi olla erilainen.

Valonsäde syntyy atomien tai molekyylien siirtymissä, mustan kappaleen säteilystä sekä erilaisista radiatiivisista prosesseista; sitä voidaan vahvistaa stimuloidulla emissiona, kuten laserissa. Se vuorovaikuttaa aineen kanssa absorptiossa, emissionissa ja hajonnassa, ja sen havaitsemiseen käytetään valodetektoreita sekä ilmiöitä kuten fotoelektrinen ilmiö.

Historian mukaan Einstein esitti 1905 tutkimuksissaan valon kvanttisuuden selittämään fotoelektrisen ilmiön. Termi fotoni yleistyi myöhemmin: fotonin käyttöönoton teki Gilbert N. Lewis vuonna 1926.

Valonsäde on keskeinen osa modernia optiikkaa, tiedettä ja teknologiaa; sen sovelluksia ovat muun muassa valokuitu, laserit, spektroskopia ja kvantti-informaation tutkimus.