Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
2
ROZDZIAŁ38.FOTONYIFALEMATERII
Niektórezprzewidywańfizykikwantowejwydająsiędziwnenawetdla
fizykówifilozofówstudiującychjejpodstawy.Ajednakdoświadczenie
podoświadczeniudowodzipoprawnościtejteorii,awieleznichodkrywa
jeszczedziwniejszejejaspekty.Światkwantowyjestlunaparkiempełnym
atrakcji,którewstrząsnąświatemzdrowegorozsądku,wjakimżyłeśod
dzieciństwa.Zwiedzanietegokwantowegoparkuzaczniemyodspojrzenia
nafoton.
Foton,czylikwantświatła
Fizykakwantowa(znanateżjakomechanikakwantowalubteoriakwan-
tów)wwiększościdotyczyświatamikroskopowego.wświecietymjest
mnóstwowielkości,któreistniejątylkowpewnychminimalnych(elemen-
tarnych)porcjachlubjakocałkowitewielokrotnościtychporcji.Mówisię
otychwielkościach,żesąskwantowane.Elementarnaporcja,którajest
związanaztakąwielkością,zwanajestjejkwantem.
wpewnymsensiepieniądzesątakżeskwantowane.Istniejemiano-
wiciemonetaonajniższymnominale1grosza(1grosz=0,01złotego),
nominałyzaśwszystkichinnychmonetibanknotówsąnaturalnymiwielo-
krotnościamitejnajmniejszejwartości.Innymisłowy,kwantempieniędzy
jest0,01złotego,akażdaichwiększailośćmapostaćn·(0,01zł),gdzien
jestzawszedodatniąliczbącałkowitą.Niemożnazatemnikomuwręczyć
0,755złotego=75,5groszy.
wroku1905Einsteinwysunąłhipotezę,żepromieniowanieelektroma-
gnetyczne(lubpoprostuświatło)jestskwantowaneiistniejewelemen-
tarnychporcjach(kwantach),którenazywamyterazfotonami.Postulat
Einsteinapowiniencięzdziwić,ponieważkilkapoprzednichrozdziałów
poświęciliśmydyskusjiklasycznegoobrazuświatłajakofalisinusoidalnej.
DługośćA,częstotliwośćνiprędkośćctakiejfalisązwiązanerelacją
ν=
A
c
.
(38.1)
Cowięcej,wrozdziale33mówiliśmyoklasycznejfaliświetlnejjako
okombinacjiwzajemniepowiązanychpólelektrycznychimagnetycznych,
zktórychkażdedrgazczęstotliwościąν.wjakisposóbtafaladrgających
pólmożeskładaćsięzelementarnychporcjijakiejświelkości—kwantu
świetlnego?Czymjestfoton?
Pojęciekwantuświatła,fotonu,okazujesięowielebardziejsubtelne
itajemnicze,niżwyobrażałtosobieEinstein.wistociejestonociągle
bardzosłabozrozumiałe.wtejksiążcebędziemyomawiaćtylkoniektóre
podstawoweaspektypojęciafotonu,idącprzytymśladempostulatuEin-
steina.Zgodnieztympostulatemkwantfaliświetlnejoczęstotliwościν
maenergię
E=hν
(energiafotonu).
(38.2)
wtymzwiązkuhjeststałąPlancka,zktórąporazpierwszyzetknęliśmy
sięwrównaniu(32.23),iktórejwartośćwynosi
h=6763·10134J·s=4714·10115eV·s.
(38.3)
