الفوتون ( Photon )

الفُوتَونْ جسيم أساسي يكوِّن الضوء وكل أشكال الإشعاع الكهرومغنطيسي الأخرى. ورغم أن الضوء وموجات الراديو والأشعة السينية والأشكال الأخرى للطاقة الكهرومغنطيسية، ينظر إليها عادة كموجات عند وصف تأثيرات مثل التداخل والحيود والاستقطاب. فهناك تأثيرات معينة لايستطيع العلماء إيضاحها باستخدام النظرية الموجية. فإذا وصلت، على سبيل المثال، بين موصلين فلزيين مشحونين، أو قطبين كهربائيين، في فراغ، وسلطت ضوءاً على القطب الكهربائي السالب، فإن التيار سوف ينساب. ويعرف هذا بالتأثير الكهروضوئي. ★ تَصَفح: التأثير الكهروضوئي. وينتج التيار عن انسياب تيار من الإلكترونات المقذوفة من ذرات فلز القطب الكهربائي بوساطة الجسيمات التي نسميها الفوتونات.

وقد نشأت الفكرة القائلة بأن الضوء والطاقة بأنواعها المختلفة الأخرى يأتيان على شكل جسيمات، عام 1900م. ففي ذلك العام وصف الفيزيائي الألماني ماكس بلانك الضوء وغيره من أشكال الطاقة الإشعاعية بأنها تيارات من جسيمات تسمى كمات. وكل كم من الطاقة "حزمة" لايمكن تقسيمها، حيث لاتستطيع أن تحصل على نصف كم من الطاقة. لكن كمية الطاقة في كم يمكن أن تختلف، والفوتون كم من الطاقة الكهرومغنطيسية. وفي التأثير الكهروضوئي، ترتفع الطاقة التي يعطيها الفوتون إلى الإلكترون عندما يقذفه خارج الذرة، كلما ارتفعت طاقة الفوتون.

وفي عام 1902م لاحظ الفيزيائي الألماني فيليب فون لينارد أن كمية الطاقة المعطاة لإلكترون اعتمدت فقط على لون الضوء الذي سطع على القطب الكهربائي. وفي عام 1905م، استنبط العالم الألماني المولد، ألبرت أينشتاين أن طاقة الفوتون تعتمد على طولها الموجي أو ترددها. ففوتون الضوء البنفسجي له طاقة أعلى من فوتون الضوء الأحمر لأن الضوء البنفسجي له تردد أعلى (أو طول موجي أقصر) مما للضوء الأحمر.

وتأثير كمبتون الذي اكتشفه الفيزيائي الأمريكي أَرثر كمبتون عام 1922م أفضل دليل على أن الفوتونات هي في الواقع جسيمات. فعندما تصطدم فوتونات الأشعة السينية مع الإلكترونات، ينحرف كلا الجسيمين من ممرهما المبدئي. ويعطي فوتون الأشعة السينية بعض طاقته للإلكترون. ونتيجة لذلك يسقط فوتون الأشعة السينية إلى تردد أقل (أو لطول موجي أطول).

★ تَصَفح أيضاً: الضوء ؛ ميكانيكا الكم.