Foton nedir, nasıl oluşur ve özellikleri nelerdir? Foton enerjisi ve hesaplama yöntemi

Foton, elektromanyetik kuvvetlerin taşıyıcısı olarak isimlendirilmektedir. Tüm elektromanyetik radyasyonlarda kuantum şekli foton olarak isimlendirilmektedir. Işık, mikrodalga, radyo dalgası, X ışınları, gama ışınları buna örnek olarak verilebilmektedir.

 Foton Nedir, Nasıl Oluşur ve Özellikleri Nelerdir?

 Foton farklı şekillerde üretilebilen bir elektromanyetik kuvvettir. Tüm foton oluşturma yollarında atom içindeki aynı mekanizma kullanılmaktadır. Bu mekanizmalar ise atom çekirdeğinde dönen elektronlara enerji verilmesi sayesinde olmaktadır.

 Elektronlar çekirdeklerin sabit yörünge içerisinde dairede bulunmasını sağlamaktadır. Bu durum Dünya'nın yörüngesinde dönen uydular örnek olarak gösterilebilmektedir. Karanlık bir yerde elinizde iki adet fener olduğunu düşünün. Bunların ışıklarının birbirleri ile kesişecek şekilde fenerleri açın. Burada tuhaf bir şey meydana gelmez. Çünkü ışığı meydana getiren fotonlar etkileşim içerisinde olmamaktadır.

 Fotonların normalde bir kütleleri yoktur. Saniyede 300.000 km hız ile hareket etme yeteneklerine sahiptir. Ancak konu ile ilgili araştırmalar yapan bilim insanları bağlı olan fotonların elektron kütlelerinden yalnızca bir kısmını elde ettiğini keşfetmişlerdir.

 Elektromanyetik dalgalar, sürekli bir şekilde dalga halinde değildir. Bu nedenle fotonlar kuantum formunda olmaktadır. Elektromanyetik dalgalar foton isimli ayrıl parçalardan oluşur. Foton terimi 1800'lü yılların sonlarına doğru fotoelektrik isimli deney ile keşfedilmiştir.

 Fotonların özellikleri şu şekildedir;

Elektrik yükleri bulunmaz

Kütleleri sıfırdır.

Fotonlar kararlı bir yapıda bulunur.

Uzay boşluğunda ışık hızında ilerlerler.

Frekanslarına bağlı bir şekilde enerjileri ve momentumları bulunmaktadır. Diğer parçacıklar ile etkileşim göstermektedirler. Bu özellikleri ile elektrona benzemektedir.

Farklı doğal süreçler ile elde edilebilir ya da yok edilebilirler.

Fotonlar maddeler ile etkileşime girebilir. Bu nedenle de parçacık gibi davranış sergilemektedir. Çoğu zaman foton enerjisinin maddelerce emildiği de olabilmektedir. Böyle bir durum ile karşılaşılması halinde fazla enerjiler ısı olarak çevreye yayılmaktadır.

Foton Enerjisi ve Hesaplama Yöntemi Nasıldır?

 Isaac Newton ışığın parçacıklardan oluştuğundan ilk defa bahseden kişidir. Sonrasında ise ışığın dalgalardan oluştuğu düşünülmeye başlamıştır. Max Planck'in yapmış olduğu deneyler sonucunda ise ışığın tanecik gibi davrandığı ortaya çıkmıştır. Işık devamlı bir şekilde dalgalar halinde değil, daha çok enerji paketçikleri gibi hareket etmektedir. Einstein ile Planck bu enerji paketlerinden ışık kuantumu ya da foton olarak bahsetmişlerdir.

 Fotonların bir parçacıkmış gibi hareket ettikleri keşfedilmiştir. İzafiyet teorisine göre, parçacıkların ışık hızında hareket edebilmeleri için kütlelerinin sıfıra yakın olması gerekmektedir. Bu da ışık enerjisinin yalnızca kinetik enerjiye sahip olduğunu göstermektedir. Yani kütleye bağlı bir enerjisi bulunmamaktadır. Einstein o zamana kadar açıklanamayan fotoelektrik kavramını bu şekilde açıklamıştır.

 Fotonun durgun kütlesinin sıfır olduğu bilinmektedir. Işık hızı ile hareket edebilme yeteneğine sahiptir. Etkileşimlere parçacık olarak girip dalga olarak yayılma özelliğine sahiptir. E=h x f, p=h/l, E=pc bağıntılarını kullanmak mümkündür. Kütlesi sıfırdır. Ancak diğer parçacıklarda olduğu gibi kütle çekimlerinden etkilenebilme özelliğine sahiptir.

 E= enerji miktarı anlamına gelmektedir.

 h= 6.6 X 10^34 Js= Planck sabiti olarak isimlendirilir.

 f= frekans anlamına gelmektedir.

 Işığın dalga özellikleri bulunmaktadır. Etkileşimlere ise parçacık şeklinde girip dalga olarak yayılma özelliğine sahiptir.

 Işık hızında giden bir taneciğin momentumu P= m x c formülünden hesaplanır.

 Bir taneciğin enerjisi E= m x c^2 bağıntısından hesaplanır.

 Bir foton enerjisi ise E= h x c / λ formülünden hesaplanmaktadır.