Foton Enerjisi ve de Broglie Dalga Boyu

Foton, Foton Enerjisi, Foton Momentumu ve de Broglie Dalga Boyu
1. Foton Kavramı
Işık, klasik fizikte elektromanyetik bir dalga olarak tanımlanmıştır. Ancak fotoelektrik olay
gibi deneyler, ışığın yalnızca dalga modeliyle açıklanamayacağını göstermiştir. Bu durum,
ışığın enerjiyi kesikli paketler hâlinde taşıdığı fikrini doğurmuştur. Bu enerji paketlerine
foton adı verilir.
Fotonlar kütlesizdir, yüksüzdür ve boşlukta ışık hızıyla hareket eder. Enerji ve momentum
taşırlar. Bu özellikleriyle ışığın parçacık doğasını temsil ederler.
2. Foton Enerjisi
Bir fotonun enerjisi, ışığın frekansı ile doğru orantılıdır:
E=hf
Burada h Planck sabiti, f ise ışığın frekansıdır. Dalga boyu cinsinden ifade edilirse:
E=hc/λ
Bu bağıntılara göre frekans arttıkça foton enerjisi artar, dalga boyu arttıkça foton enerjisi
azalır.
3. Foton Momentumu
Fotonlar kütlesiz olmalarına rağmen momentum taşırlar. Foton momentumu şu şekilde
tanımlanır:
p=E/c
Enerji bağıntısı kullanıldığında:
p=h/λ
Bu durum ışığın yüzeylere basınç uygulayabilmesini açıklar.
4. de Broglie Dalga Boyu
Louis de Broglie, hareketli her parçacığın bir dalga boyuna sahip olması gerektiğini öne
sürmüştür. Buna de Broglie dalga boyu denir:
λ=h/p
Momentum yerine m·v yazıldığında:
λ = h / (m v)
Bu bağıntıya göre küçük kütleli ve hızlı parçacıkların dalga boyu daha belirgindir. Elektron
gibi mikroskobik parçacıklar için dalga özelliği gözlemlenebilir.