‎สล็อตเว็บตรง โฟตอนคืออะไร?‎

‎สล็อตเว็บตรง โฟตอนคืออะไร?‎

‎ โดย ‎‎ ‎‎ ‎‎Paul Sutter‎‎ ‎‎ ‎‎ เผยแพร่เมื่อ ‎‎10 มีนาคม 2022‎ สล็อตเว็บตรง ‎โฟตอนมีแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและทําหน้าที่เป็นทั้งอนุภาคและคลื่น‎

Abstract representation of photons_Dizzo via Getty Images

‎การแสดงนามธรรมของโฟตอน‎‎ ‎‎(เครดิตภาพ: ดิซโซ่ผ่านเก็ตตี้อิมเมจ)‎

‎ข้ามไปที่:‎

‎ การค้นพบโฟตอน ‎

‎ โฟตอนเป็นอนุภาคหรือไม่? ‎

‎ โฟตอนมีมวลและโมเมนตัมหรือไม่? ‎

‎ โฟตอนได้สัมผัสกับเวลาหรือไม่? ‎

‎ โฟตอนได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงหรือไม่? ‎

‎ แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม ‎

‎ บรรณานุกรม ‎

‎โฟตอนเป็นอนุภาคย่อยพื้นฐานที่มีแรงแม่เหล็กไฟฟ้าหรือในแง่ที่ง่ายกว่าพวกเขาเป็นอนุภาคแสง (และอื่น ๆ อีกมากมาย) โฟตอนยังเป็น “ควอนตัม” หรือหน่วยพื้นฐานของ‎‎รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า‎‎ ทุกคนถูกล้อมรอบด้วยโฟตอน: แสงที่มาจากหน้าจอที่คุณกําลังดูประกอบด้วยโฟตอนแพทย์‎‎รังสีเอกซ์‎‎ที่ใช้ในการดูกระดูกทําจากโฟตอนวิทยุในรถได้รับสัญญาณจากโฟตอนและแม่เหล็กในตู้เย็นใช้โฟตอนเพื่อถือตัวเองขึ้น‎

‎เช่นเดียวกับอนุภาคย่อยอื่น ๆ โฟตอนแสดงความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่นซึ่งหมายความว่าบางครั้งพวกมันมีพฤติกรรมเป็นอนุภาคเล็ก ๆ และบางครั้งพวกมันก็ทําหน้าที่เป็นคลื่น โฟตอนไม่มีมวลทําให้สามารถเดินทางด้วย‎‎ความเร็วแสง‎‎ในสุญญากาศ (299,792,458 เมตรต่อวินาที) และสามารถเดินทางในระยะทางที่ไม่มีที่สิ้นสุด‎

‎การค้นพบโฟตอน‎

‎แม้ว่านักฟิสิกส์ได้ศึกษาธรรมชาติของแสงมานานหลายศตวรรษ แต่ข้อโต้แย้งก็ย้อนกลับไปมาว่าแสงทําจากอนุภาคเล็ก ๆ หรือเป็นคลื่นเหมือนคลื่นในธรรมชาติ อย่างไรก็ตามในช่วงปลายทศวรรษที่ 1800 ผลงานบุกเบิกของนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Max Planck ได้เปลี่ยนภาพทั้งหมด‎

‎การเชื่อมโยงผู้สนับสนุน‎

เธอขายเตียงนอนของลูกสาว แต่คนที่ซื้อไปกลับพบเรื่องที่น่าประทับใจ!

‎เดอะ ทราเวล บรีซ‎

‎แพลงค์กําลังศึกษาสิ่งที่เรียกว่ารังสีแบล็กบอดี้หรือแสงจากอุปกรณ์พิเศษที่ปล่อยแสงที่ความถี่ทั้งหมดอย่างมีประสิทธิภาพที่สุด จนกระทั่ง Planck ไม่มีใครสามารถอธิบายสเปกตรัมของแสงที่มาจากอุปกรณ์เหล่านี้ได้ดังนั้น Planck จึงเพิ่ม “แก้ไข” ลงในสมการ โดยสมมติว่าแสงสามารถปล่อยออกมาได้เฉพาะในชิ้นที่ไม่ต่อเนื่องของพลังงานที่เรียกว่าควอนตาเขาสามารถพัฒนาสูตรที่อธิบายสเปกตรัมแบล็กบอดี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ‎‎ตาม HyperPhysics‎

‎วิดีโอแนะนําสําหรับคุณ…‎

‎นักฟิสิกส์ไม่แน่ใจว่าจะทําอย่างไรกับผลของ Planck แต่หลายปีต่อมา‎‎อัลเบิร์ตไอน์สไตน์‎‎ก็ก้าวไปอีกขั้นหนึ่ง เพื่ออธิบาย‎‎ผลตาแมว‎‎ซึ่งเป็นการปล่อยอิเล็กตรอนจากโลหะเมื่อแสงส่องแสงบนมันไอน์สไตน์เสนอว่าแสงนั้นประกอบด้วยชิ้นเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ไม่ต่อเนื่อง‎‎ตามสมาคมกายภาพอเมริกัน‎‎ เมื่อเวลาผ่านไปชิ้นเล็ก ๆ เหล่านั้นกลายเป็นที่รู้จักกันในชื่อโฟตอน‎

‎การทํางานของ Planck, ไอน์สไตน์และอื่น ๆ เพื่อศึกษาลักษณะของการเตะแสงเริ่มต้นการพัฒนากล‎‎ศาสตร์ควอนตัม‎

Photoelectric effect – emission of electrons when photons hit a metal surface. petrroudny via Getty Images

‎ผลตาแมว – การปล่อยอิเล็กตรอนเมื่อโฟตอนกระทบพื้นผิวโลหะ ‎‎(เครดิตภาพ: petrroudny ผ่าน Getty รูปภาพ)‎

‎โฟตอนเป็นอนุภาคหรือไม่?‎

‎พูดอย่างเคร่งครัดโฟตอนไม่ใช่อนุภาคหรือคลื่น พวกเขาเป็นการรวมกันของทั้งสองอย่าง ในบางสถานการณ์ธรรมชาติที่เหมือนอนุภาคของพวกเขาออกมามากขึ้นและในคนอื่น ๆ ธรรมชาติเหมือนคลื่นของพวกเขามีความชัดเจนมากขึ้น‎

‎ตัวอย่างเช่นเครื่องตรวจจับสามารถลงทะเบียนการมาถึงของโฟตอนเดียวซึ่งจะปรากฏเป็นอนุภาคเหมือนจุด กระบวนการที่เรียกว่าการกระเจิงของคอมพ์ตันเกี่ยวข้องกับโฟตอนที่โดดเด่นอิเล็กตรอนและในสถานการณ์นั้นโฟตอนทําหน้าที่เป็นอนุภาค‎

‎อย่างไรก็ตามมันเป็นไปไม่ได้ที่จะทํานายว่าโฟตอนจะโจมตีเครื่องตรวจจับที่ไหนหรือเมื่อใด ในกลศาสตร์ควอนตัมเราสามารถกําหนดความน่าจะเป็นให้กับเหตุการณ์เท่านั้น เหตุการณ์เหล่านั้นถูกจําลองโดยสมการสําหรับคลื่นโดยมีจุดสูงสุดในคลื่นที่สอดคล้องกับภูมิภาคที่มีความน่าจะเป็นสูงที่จะได้รับโฟตอนและรางที่สอดคล้องกับภูมิภาคที่มีความน่าจะเป็นต่ํา‎‎ตาม AccessScience โดย McGraw Hill‎

‎แนวคิดนี้เป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดจากการทดลองร่องคู่ที่มีชื่อเสียงซึ่งทําให้ธรรมชาติของอนุภาคคลื่นคู่ของแสงแข็งตัว (และในที่สุดอนุภาคย่อยอื่น ๆ ) เมื่อแสงผ่านหน้าจอที่มีสองช่องตัดเข้าไปในนั้นมันจะรูปแบบการรบกวนบนเครื่องตรวจจับที่ด้านอื่น ๆ ของหน้าจอที่ยอดของคลื่นเรียงรายกันในบางสถานที่และที่ยอดเขาและรางยกเลิกซึ่งกันและกันในคนอื่น ๆ แม้ว่าโฟตอนเพียงตัวเดียวจะผ่านหน้าจอในแต่ละครั้ง โดยโฟตอนแต่ละตัวจะทําหน้าที่เหมือนอนุภาค แต่รูปแบบการรบกวนที่เกิดขึ้นบนเครื่องตรวจจับเป็นรูปแบบเดียวกันที่จะเกิดขึ้นหากคลื่นผ่านร่องแทน‎

Diffraction of light. Double slit experiment. Young light wave theory.

‎การทดลองแบบสองช่องแสดงให้เห็นว่าแสงทําหน้าที่เหมือนอนุภาคและคลื่น ‎‎(เครดิตภาพ: เกรย์เจย์ผ่าน Shutterstock)‎

‎โฟตอนมีมวลและโมเมนตัมหรือไม่?‎

‎โฟตอนมีมวลเป็นศูนย์ซึ่งช่วยให้พวกเขาเดินทางด้วยความเร็วที่เร็วที่สุดในจักรวาลความเร็วของแสง อย่างไรก็ตามพวกเขามีพลังงานและโมเมนตัม พลังงานของโฟตอนจะได้รับจากค่าคงที่ของ Planck คูณความถี่ของแสงและโมเมนตัมของโฟตอนจะได้รับจากค่าคงที่ของ Planck คูณความถี่ของแสงคูณความเร็วของแสง‎‎ตามเว็บไซต์การศึกษาด้านพลังงานของมหาวิทยาลัยคาลการี‎

‎ความจริงที่ว่าโฟตอนมีโมเมนตัมช่วยให้มีการใช้งานที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่นใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนทดลองที่ใช้แสงแดดเพื่อผลักดันยานอวกาศ ‎‎ตามที่นาซ่า‎‎โฟตอนจากดวงอาทิตย์กระเด้งออกจากใบเรือสะท้อนจึงให้โมเมนตัมของพวกเขาในการแล่นเรือและย้ายยานอวกาศ‎

‎โฟตอนได้สัมผัสกับเวลาหรือไม่?‎

‎ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอัตราการผ่านกาลเวลามาจากทฤษฎี‎‎สัมพัทธภาพ‎‎พิเศษของไอน์สไตน์ซึ่งระบุว่าวัตถุที่เดินทางใกล้ชิดและใกล้ชิดกับความเร็วของแสงจะพบอัตราที่ช้าลงและช้าลงของกาลเวลา กล่าวอีกนัยหนึ่งนาฬิกาเคลื่อนที่ทํางานช้าๆ‎‎ตามที่ John D. Horton แห่งมหาวิทยาลัยพิตต์สเบิร์ก‎

‎โฆษณา‎

‎อย่างไรก็ตาม‎‎คณิตศาสตร์‎‎ของสัมพัทธภาพพิเศษใช้กับวัตถุที่เดินทางช้ากว่าความเร็วของแสงและไม่ใช้กับโฟตอนโดยตรงซึ่งเดินทางด้วยความเร็วแสง ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะบอกว่าโฟตอน “ประสบการณ์” ในแง่ของการไหลของเวลาเพราะนักวิทยาศาสตร์ไม่มีภาษาทางคณิตศาสตร์ที่จะสนับสนุนมัน อีกวิธีหนึ่งที่จะใส่นี้คือแนวคิดของการไหลของเวลาไม่มีความหมายต่อโฟตอน‎

‎โฟตอนได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงหรือไม่?‎

‎เรื่องที่เกี่ยวข้อง‎

‎-‎‎รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคืออะไร?‎

‎—‎‎7 วิธีที่ไอน์สไตน์เปลี่ยนโลก‎

‎—‎‎8 วิธีที่คุณสามารถเห็นทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ในชีวิตจริง‎ 

‎เนื่องจากโฟตอนมีทั้งพลังงานและโมเมนตัมจึงได้รับอิทธิพลจาก‎‎แรงโน้มถ่วง‎‎ ภายใต้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ซึ่งเป็นความเข้าใจที่ทันสมัยของเราเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงอะไรก็ได้ที่มีพลังงานรูปแบบใด ๆ (รวมถึงมวลโมเมนตัมและแรงบิด) ได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วง โดยเฉพาะอย่างยิ่งอนุภาคที่ไม่มีมวลเช่นโฟตอนตาม “geodesics” ซึ่งเป็นเส้นทางที่มีระยะทางขั้นต่ําจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง‎‎ตาม EarthSky‎

‎ในความสัมพันธ์ทั่วไป‎‎พื้นที่เวลา‎‎โค้งเนื่องจากอิทธิพลของวัตถุขนาดใหญ่ สิ่งนี้สามารถทําให้เส้นทาง “ระยะทางต่ําสุด” เป็นเส้นโค้งเช่นเดียวกับที่เครื่องบินไอพ่นต้องเดินตามเส้นทางโค้งเพื่อตรงจากเมืองหนึ่งไปยังอีกเมืองหนึ่งเพราะ‎‎โลก‎‎เองก็โค้ง‎

‎ความโค้งของเวลาอวกาศมีผลต่อโฟตอนในหลายวิธี เมื่อโฟตอนกําลังเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งไปยังพื้นที่ที่มีแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอกว่าพวกมันจะสูญเสียพลังงานซึ่งลดความถี่ของพวกเขาลงสู่ปลายสีแดงของสเปกตรัม เมื่อโฟตอนผ่านใกล้วัตถุขนาดใหญ่ทิศทางการเคลื่อนที่ของพวกมันจะเปลี่ยนไป‎ สล็อตเว็บตรง