«Фотон»

(от греч. phos, родительный падеж photós – свет)

элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле – света). Масса покоя m₀ Ф. равна нулю (из опытных данных следует, что во всяком случае m₀ (4․10^-21m_е, где m_е–масса электрона), и поэтому его скорость равна скорости света с — 3․10¹⁰ см/сек.Спин (собственный момент количества движения) Ф. равен 1 (в единицах ħ = h/2π, где h=6,624․10^-27 эрг․сек –постоянная Планка), и, следовательно, Ф. относится к Бозонам. Частица со спином J и ненулевой массой покоя имеет 2J + 1 спиновых состояний, различающихся проекцией спина, но в связи с тем, что уФ. m₀ = 0, он может находиться только в двух спиновых состояниях с проекциями спина на направление движения ± 1; этому свойству Ф. в классической электродинамике соответствует поперечность электромагнитной волны.

Т. к. не существует системы отсчёта, в которой Ф. покоится, ему нельзя приписать определённой внутренней чётности (См. Чётность).По электрической и магнитной мультипольностям системы зарядов (2l-поля; см. Мультиполь), излучившей данный Ф., различают состояния Ф. электрического и магнитного типа; чётность электрического мультипольного Ф. равна (– 1) ^l, магнитного (– 1) ^{l + 1}. Ф. – абсолютно (истинно) нейтральная частица и поэтому обладает определённым значением зарядовой чётности (см. Зарядовое сопряжение), равным -1. Кроме электромагнитного взаимодействия, Ф. участвует в гравитационном взаимодействии.

Представление о Ф. возникло в ходе развития квантовой теории и теории относительности. (Сам термин «фотон» появился лишь в 1929.) В 1900 М. Планкполучил формулу для спектра теплового излучения абсолютно чёрного тела (см. Планка закон излучения), исходя из предположения, что излучение электромагнитных волн происходит определёнными порциями – «квантами», энергия которых может принимать лишь дискретный ряд значений, кратных неделимой порции – кванту hν, где ν – частота электромагнитной волны. Развивая идею Планка, А. Эйнштейн ввёл гипотезу световых квантов, согласно которой эта дискретность обусловлена не механизмом поглощения и испускания, а тем, что само излучение состоит из «неделимых квантов энергии, поглощаемых или испускаемых только целиком» (А. Эйнштейн, Собрание научных трудов, т. 3, с. 93, М., 1966). Это позволило Эйнштейну объяснить ряд закономерностей Фотоэффекта, люминесценции (См. Люминесценция), фотохимических реакций. В то же время созданная Эйнштейном специальная теория относительности (1905) привела к отказу от объяснения электромагнитных волн колебаниями особой среды – эфира, и тем самым создала предпосылки для того, чтобы считать излучение одной из форм материи, а световые кванты – реальными элементарными частицами. В опытах А. Комптона по рассеянию рентгеновских лучей было установлено, что кванты излучения подчиняются тем же кинематическим законам, что и частицы вещества, в частности кванту излучения с частотой ν необходимо приписать также и импульс hν/c (см. Комптона эффект).

К середине 30-х гг. в результате развития квантовой механики (См. Квантовая механика) стало ясно, что ни наличие волновых свойств, проявляющихся в волновых свойствах света, ни способность исчезать или появляться в актах поглощения и излучения не выделяют Ф. среди других элементарных частиц. Оказалось, что частицы вещества, например электроны, обладают волновыми свойствами (см. Волны де Бройля, Дифракция частиц), и была установлена возможность взаимопревращения пар электронов и позитронов в Ф.: например в электростатическом поле атомного ядра Ф. с энергией выше 1 Мэв (фотоны с энергией выше 100 кэв часто называют γ-квантами) может превратиться в электрон и позитрон (процесс рождения пары) и, наоборот, столкновение электрона и позитрона приводит к превращению их в два (или три) γ-кванта (аннигиляция пары; см. Аннигиляция и рождение пар).

Современной теорией, последовательно описывающей взаимодействия Ф., электронов и позитронов с учётом их возможных взаимопревращений, является квантовая электродинамика (см. Квантовая теория поля). Она рассматривает электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами как процесс обмена виртуальными Ф. (см. Виртуальные частицы). Сами Ф. через образование виртуальных электрон-позитронных пар также могут взаимодействовать между собой, однако вероятность такого взаимодействия очень мала и экспериментально оно не наблюдалось. При рассеянии Ф. высоких энергий на адронах (См. Адроны) и атомных ядрах следует учитывать, что Ф. может превращаться виртуально в совокупность адронов, которые сильно взаимодействуют с адронами мишени. В то же время виртуальный Ф., возникающий, например, при аннигиляции электрона и позитрона высоких энергий, может превращаться в реальные адроны. (Такие процессы наблюдаются на встречных электрон-позитронных пучках.) Описание взаимодействия реальных и виртуальных Ф. с адронами осуществляется с помощью различных теоретических моделей, например векторной доминантности (см. Электромагнитные взаимодействия), модели партонов (См. Партоны) и др.

С конца 60-х гг. развивается единая теория электромагнитных и слабых взаимодействий (См. Слабые взаимодействия), в которой Ф. выступает вместе с тремя гипотетическими «переносчиками» слабых взаимодействий – векторными бозонами (двумя заряженными W ⁺, W^- и одним нейтральным Z⁰).

Общеизвестные источники Ф. – источники света. Источниками γ-квантов являются радиоактивные изотопы, а также мишени, облучаемые ускоренными электронами.

Лит: Эйнштейн А., О развитии наших взглядов на сущность и структуру излучения. Собр. науч. трудов, т. 3, М., 1966, с. 181; Бом Д., Квантовая теория, пер. с англ., 2 изд., М., 1965.

Э. А. Тагиров.

1. фото́н;
2. фото́ны;
3. фото́на;
4. фото́нов;
5. фото́ну;
6. фото́нам;
7. фото́н;
8. фото́ны;
9. фото́ном;
10. фото́нами;
11. фото́не;
12. фото́нах.

-а, м. физ.

Частица света, квант электромагнитного поля (одна из нейтральных элементарных частиц с нулевой массой).

[От греч. φω̃ς, φωτός — свет]

м.

Частица света, одна из нейтральных элементарных частиц с нулевой массой; квант электромагнитного поля (в физике).

"ФОТОН" - российский искусственный спутник Земли (запуски с 1988) с аппаратурой для получения в условиях невесомости полупроводниковых материалов с улучшенными свойствами и особо чистых биологически активных препаратов, а также изучения протекающих при этом процессов.

ФОТОН - квант электромагнитного излучения, нейтральная элементарная частица с нулевой массой и спином 1; переносчик электромагнитного взаимодействия между заряженными частицами. Фотон обладает энергией ? = .? и импульсом р = .? /с, где . - Планка постоянная, с - скорость света в вакууме, ? - частота соответствующего электромагнитного излучения.

ФОТОН, квант электромагнитного излучения (в узком смысле - света). В отличие от классической физики, в которой электромагнитное излучение - непрерывный волновой процесс, в квантовой физике излучение дискретно и состоит из неделимых квантов энергии - фотонов, поглощаемых или испускаемых целиком. Фотон рассматривается как нейтральная безмассовая элементарная частица с энергией?w, где? - Планка постоянная, w - частота излучения (смотри Корпускулярно-волновой дуализм). Фотон всегда движется со скоростью света, в вакууме равной c, а в среде - со скоростью c/n, где n - показатель преломления среды. Термин "фотон" введен американским физиком Г.Н. Льюисом в 1929.

муж.;
физ. photonphoton

m.photon

м физ.

Photon n, pl -tonen

фотон м физ. Photon n 1c, pl -tonen

м. физ.

fotón m

м. физ.

fotone

ФОТОН

(g) (от греч. phos, род. падеж photos — свет), элем. ч-ца, квант эл.-магн. излучения (в узком смысле—света). Масса покоя Ф. mg равна нулю (из опытных данных следует, что mg<4
• 10-21 me, где mе—масса эл-на), и поэтому его скорость равна скорости света. Спин Ф. равен 1 (в ед. ћ), и, следовательно, Ф. относится к бозонам. Ч-ца со спином J и ненулевой массой покоя, согласно квант. механике, имеет 2J+1 спиновых состояний, различающихся проекцией спина но поскольку тg =0, Ф. может находиться только в двух спиновых состояниях с проекциями спина на направление движения (спиральностью) ±1; этому св-ву в классич. электродинамике соответствует поперечность эл.-магн. волны.

Т. к. не существует системы отсчёта, в к-рой Ф. покоится, ему нельзя приписать определённой внутр. чётности. По электрич. и магн. мультипольностям системы зарядов (2l-поля; (см. МУЛЬТИПОЛЬ), излучившей данный Ф., различают состояния Ф. электрич. и магн. типа; чётность электрич. мультипольного Ф. равна (-1)l, магнитного (-1)l+1. Ф.— истинно нейтральная частица и поэтому обладает определённой зарядовой чётностью С (С= -1). Кроме эл.-магн. вз-ствия, Ф. участвует в гравитац. вз-ствии.

Представление о Ф. возникло в ходе развития квант. теории и теории относительности (термин «Ф.» был введён амер. физико-химиком Г. Н. Льюисом в 1929). В 1900 нем. физик М. Планк получил ф-лу для спектра теплового излучения абс. чёрного тела (см. ПЛАНКА ЗАКОН ИЗЛУЧЕНИЯ), исходя из предположения, что излучение эл.-магн. волн происходит определёнными порциями — «квантами», энергия к-рых может принимать лишь дискретный ряд значений, кратных неделимой порции — кванту ћw, где w — частота эл.-магн. волны. Развивая идею Планка, А. Эйнштейн ввёл гипотезу световых квантов, согласно к-рой эл.-магн. излучение само состоит из таких квантов, и на её основе объяснил ряд закономерностей фотоэффекта, люминесценции, фотохим. реакций. Построенная Эйнштейном спец. теория относительности (1905) создала предпосылки для того, чтобы считать эл.-магн. излучение одной из форм материи, а световые кванты — реальными элем. ч-цами. В опытах амер. физика А. Комптона по рассеянию рентг. лучей было установлено, что кванты излучения подчиняются тем же кинематич. законам, что и ч-цы в-ва, в частности квант излучения с частотой со обладает также и импульсом ћw/c (см. КОМПТОНА ЭФФЕКТ).

К сер. 30-х гг. в результате развития квант. механики стало ясно, что ни наличие волн. св-в, проявляющихся в волн. св-вах света, ни способность исчезать или рождаться в актах поглощения и испускания не выделяют Ф. среди др. элем. ч-ц.

Оказалось, что всем ч-цам в-ва, напр. эл-нам, присущи не только корпускулярные, но и волн. св-ва (см. ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ, ДИФРАКЦИЯ МИКРОЧАСТИЦ), и была установлена возможность взаимопревращения элем. ч-ц. Напр., в электростатич. поле ат. ядра Ф. с энергией >1 МэВ (Ф. с энергией >100 кэВ обычно наз. g-квантами) может превратиться в эл-н и позитрон (процесс рождения пары), а при столкновении эл-на и позитрона может произойти их аннигиляция в два (или три) g-кванта (аннигиляция пары).

Квант. теорией вз-ствия Ф. с заряж. лептонами с учётом их возможных взаимопревращении явл. квантовая электродинамика. Вз-ствие Ф. с адронами и ат. ядрами описывается с помощью разл. теор. моделей, напр. модели векторной доминантности, модели партонов и др. (см. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ). В 60-х гг. была создана единая теория эл.-магн. и слабого вз-ствий, в которой Ф. выступает вместе с тремя «переносчиками» слабого вз-ствия — промежуточными векторными бозонами (см. СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ).

ФОТОН, квант ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, например, СВЕТА, которое можно трактовать, как состоящее из потока фотонов. Энергия фотона равна частоте излучения, помноженной на постоянную Планка. Поглощение фотонов атомами и молекулами может привести к их активизации или ионизации. Фотон является устойчивой нейтральной элементарной частицей со спином 1, двигающейся со скоростью света. Виртуальные фотоны являются носителями электромагнитного поля, и заряженные частицы постоянно обмениваются ими. см. также АНТИВЕЩЕСТВО,ПОЛНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ,КОМПТОН-ЭФФЕКТ,ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ,ВИРТУАЛЬНАЯ ЧАСТИЦА.

ФОТО́Н -а; м. [от греч. phōs (phōtos) - свет] Физ. Частица света, одна из нейтральных элементарных частиц с нулевой массой; квант электромагнитного поля.

◁ Фото́нный, -ая, -ое. Ф-ые ракеты.

* * *

квант электромагнитного излучения, нейтральная элементарная частица с нулевой массой и спином 1; переносчик электромагнитного взаимодействия между заряженными частицами. Фотон обладает энергией ε = ħω и импульсом р = ħω/с, где ħ — Планка постоянная, с — скорость света в вакууме, ω — угловая частота соответствующего электромагнитного излучения.

(от греч.phos, photos — свет) — квант электромагнитного излучения или поглощения атомом, незаряженная электрически элементарная частица (микрообъект) с нулевой массой покоя и единичным спином; переносчик электромагнитного взаимодействия между заряженными частицами.

[от греч. phos(photоs) - свет] - квант поля электромагн. излучения. Согласно квантовой теории, алектромагн. волны представляют собой поток элементарных частиц - Ф., имеющих нулевую массу покоя и движущихся со скоростью света в вакууме (с). Энергия Ф. е = hv, а его импульс р = = hv/c, где v - частота волны, h - Планка постоянная. Наиболее отчётливо св-ва Ф. как частиц проявляются при взаимодействии Ф. с др. частицами (см., напр., Комптона явление, Фотоэффект внешний).

ФОТОН — квант (см.) поля электромагнитного излучения (см. (2)) данной частоты (в узком смысле — «частица» света), нейтральная элементарная частица с нулевой массой покоя, спином, равным 1 (см. бозоны), распространяющаяся со скоростью света (см. (9)) и не имеющая античастицы. Согласно квантовым представлениям Ф. — это переносчик электромагнитного взаимодействия между заряженными частицами.