فۆتۆن

فۆتۆن (بە ئینگلیزی: Photon) بچوک ترین یەکەی تیشکی کارۆموگناتیسیە کە خێراییەکەی لە بۆشاییدا یەکسانە بە خێرایی ڕووناکی. ھەر یەک لە شەپۆلی ڕادیۆیی، ڕووناکی، تیشکی ئێکس، و تیشکی گاما لە فۆتۆن پێک ھاتوونە. بارستایی وەستاوی فۆتۆن یەکسانە بە سفر. خێراییەکەی لە ناوەندێکەوە بۆ ناوەندێکی تر دەگۆڕێت.^[١]

وەک گشت تەنۆلکە سەرەتاییە ناسراوەکانی تر، فۆتۆن لە ئێستادا بەجوانی لە لایەن یاساکانی کوانتەم میکانیکەوە ڕوون کراوەتەوە. فۆتۆن تایبەتمەندی دووانی ھەیە، واتا لە یەک کاتدا ھەم لەشێوەی تەنۆلکە خۆی دەنوێنێ و ھەم لە شێوەی شەپۆل. ھەڵبەت بە پێی درێژی شەپۆلی فۆتۆنەکە یەکێک لەم دوو تایبەتمەندیانە زاڵ تر دەبێ بەسەر ئەوەی تریاندا. بۆ نمونە فۆتۆنی ڕادیۆیی زیادتر تایبەتمەندی شەپۆلی بەسەر دا زاڵە و فۆتۆنی گاما تایبەتمەندی تەنۆلکەی زاڵ ترە.

فۆتۆن یەکەم جار لەلایەن ئەڵبێریت ئەنیشتاینەوە ناوی لێنراوە. ھەڵبەت ئەم زانایەش سودی لە دۆزینەوەکانی زانا ماکس پلانک وەرگرتوە کە چەند ساڵێک پێش ئەو نەگۆڕی پلانکی دۆزیەوە. ووزەی فوتۆنەکان بە ھۆی درێژی شەپۆلەکەیانەوە دیاری دەکرێت. ھەروەھا بە پێی ئەو ووزەیەی ھەیانە ئاستی تێپەڕبوونیان بە ناو ماددە دەگۆڕێت. بۆ نمونە تیشکی گامما زۆر بە ئاسانی دەتوانێت بە ناو دیوارێک دا تێپەڕ ببێت، بەڵام تیشکی ڕۆناکی بە ھۆی پەردەیەکەوە ڕێگری دەکرێ لە تێپەڕ بوونی.

تایبەتمەندیەکانی فۆتۆن ناکرێ بە ھیچ یاسایەکی کلاسیکی ڕاڤە بکرێت.^[٢]

بە پێچەوانەی مۆدێلی شەپۆلی ڕووناکی کە شێوەکەی یەکپارچە، لە مۆدێلی کوانتەمی دا بە شێوەی فۆتۆن ووزەکەی لە شێوەی پارچە پارچە تەفسیر دەکرێ. ھەر پارچەیەک بڕێکی دیاری کراوی ووزەی ھەیە و قابیلی پارچە بوونی نیە. ئەم مۆدێلە توانی بەسەرکەوتوویی تەفسیری تەنی ڕەش بکەت کە پێشتر یاساکانی فیزیای کلاسیک گەیشتبوونە بن بەست لە تەفسیر کردنی.

وشەناسی

وشەی کوانتا پێش ساڵی ١٩٠٠ ز بەکار ھاتوە بۆ دیاری کردنی ئەندازەی بڕی جیاوازەکان، وەک ڤۆڵتیە و تەزووی کارەبا. لە ساڵی ١٩٠٠ز ماکس پلانک ئیشی لەسەر تەنی ڕەش دەکرد، بەتایبەتی کە لە تەفسیری کارەساتی سەرووەنەوشەیی پێش ئەو کەس نەیتوانی بوو تەفسیرێکی گونجاو بخاتە ڕوو. ئەو وای دانا کە ئەو تیشکە کارۆموگناتیسیانەی کە لە تەنی ڕەش دەردەچێ پێویستە لەشێوەی پاکەتی ووزە دابێت. لە ساڵی ١٩٠١ ناوی ئەم پاکەتە ووزانەی نا توخمی ووزە (Energy elements).^[٣] لە ساڵی ١٩٠٥ ئەلبێرت ئەنیشتاین لە تەفسیری دیاردەی کاریگەری کارۆڕووناکی بۆی دەرکەوت کە ووزە لە شێوەی پچڕ پچڕە دەتوانێ بەتەواوی ئەم دیاردە فیزیاییە ڕوون بکاتەوە.

بۆ یەکەم جار وشەی فۆتۆن لە لایەن ئارتور کۆمتۆن بەکارھێنرا لە ساڵی ١٩٢٨ کە وەرگیراوە لە وشەی یۆنانی (φῶς).^[٤]

تایبەتمەندیە فیزیاییەکان

فۆتۆن بارستایی و بارگەی کارەبایی^[٥]^[٦] نیە و تەنۆلکەیەکی جێگیرە. گشت فۆتۆنێک پێک ھاتوە لە بواری موگناتیسی و بواری کارەبایی کە بە شێوەی ئەستون لەگەڵ یەکتر ڕێدەکەن.

فۆتۆنەکان بە چەندین پڕۆسەی جیاجیا بەرھەم دێن. بۆ نمونە لە تاودانی بارگەیەکی کارەبایی، لە دابەزینی ئەلێکتڕۆن یا پڕۆتۆن لە ئاستی ووزەی بەرز بۆ ئاستی ووزەی نزم. فۆتۆنی ڕادۆیی درێژتری شەپۆلی ھەیە و گاماش نزمتری درێژی شەپۆل بەڵام بەھێزتری شوپۆلی کارۆموگناتیسیە.

ھەروەھا فۆتۆ دەتوانێ لە دیاردەی لەناوچونی ئەلێکتڕۆن و پۆزێتڕۆن کە بەیەکدادەکێشرێن بەرھەم بێت.^[٧]

لە بۆشاییدا، فۆتۆن بە خێرایی ڕووناکی (c) ڕێدەکات و ووزە یەکسانە بە (E=pc). لەم ھاوکێشەیەدا p یەکسانە بە بڕی تەوژم. ئەم ھاوکێشەیە لە ھاوکێشەی نسبی خوارەوە بەدەست ھاتوە (بارستایی یەکسابە بە سفر):

ووزە و تەوژم تەنھا لە ئیعتیماد دەکەنە سەر لەرەلەر (ν) یاخود درێژی شەپۆل (λ):

${\boldsymbol {p}}=\hbar {\boldsymbol {k}},$

لێرەدا k بریتیە لە ئاڕاستەبڕی شەپۆل (ھەروەھا ژمارە شەپۆل یەکسانە بە k = |k| = ٢π/λ). ھەروەھا ω = ٢πν بریتیە لە لەرەلەری خولاو، وە کورتکراوەی نەگۆڕی پلانک بریتیە لە (ħ = h/2π).^[٨]

لەبەر ئەوەی تەوژمیش ھەمان ئاڕاستەی جوڵەی فۆتۆنی ھەیە، بڕی تەوژم یەکسانە بە:

$p=\hbar k={\frac {h\nu }{c}}={\frac {h}{\lambda }}.$

ھێندێکی فیزیایی تر بریتیە لە سپینی تەوژمی خولاو (spin angular momentum) کە پەیوەندی دار نیە بە لەرەلەری فۆتۆنەکەوە.^[٩] بڕی ئەم سپینە یەکسانە بە ( $\pm \hbar$ ).^[١٠]

مێژوو

لە سەدە ھەژدەدا، ڕوناکی بە تەنۆلکەی وردیلانە وێنا کرابوو. پاش ماوەیەک ئەم تیۆریە نەیتوانی تەفسیری پەرش بوون (differaction)، شکانەوە (Refraction), و ھتد. بکات. بۆیە تیۆریەکی کە سەر ھەڵدا کە ڕووناکی بە شەپۆل وێنا کرد. ئەو زانایانەی کە پاڵپشتی ئەم تیۆریەیان دەکرد بریتی بوون لە ڕۆبێرت ھۆک (١٦٦٥)، کریستیەن ھۆیگنس (١٦٧٨)، بەڵام ئیسحاق نیوتن پاڵ پشتی لە یەکەم تیۆری دەکرد کە بۆیە ھۆی بەربڵاو بونەوەی زیادتری ئەم تیۆریە بەسەر تیۆری دووەم دا.^[١١] لە سەدەی نۆزدەدا تۆماس یۆنگ و ئەگۆست فرەزنێڵ بە ڕوونی دەریان خست کە تەنھا لە ڕێی تیۆری شەپۆلی دەشێت چەند دیاردەیەکی فیزیایی وەک بەناویەکداچوون (Interference) و شکانەوە (differaction) تەفسیر بکرێت.^[١٢]

شەپۆلی کارۆموگناتیسی کە تێیدا بواری موگناتیسی و بواری کارەبایی ئەستونن لەسەر یەک

تیۆری ماکسوێڵ بۆ شەپۆل، ناتوانێ گشت تایبەتمەندیەکانی ڕووناکی تەفسیر بکات. لە تیۆری ماکسوێڵ، ووزەی ڕووناکی یەکسانە بە چڕی ڕووناکی، لە کاتێک دا لە تیۆری کوانتەمی دا ووزە لە ڕێی لەرەلەرەوە دەدۆزرێتەوە. بۆ نمونە ھەندێ تاقیکردنەوەی کیمیایی و فیزیایی ھەبوون کە ئەوەیان سەلماندوە کە ھەرچەند چڕی ڕووناکی زیاد بکرێ، پڕۆسەکە جێبەجێ نابێ ھەرچەند. بۆ نمونە لە دیاردەی کاریگەری کارۆڕووناکی (Photoelectric) دا ھەرچەند چڕی ڕووناکی زیاد بکڕێ کاریگەری ناخاتە سەر دەرچوونی ئەلێکتڕۆن لە پلێتە کانزاییەکە. بەڵام گەر لەرەلەری تیشکەکە زیاد بکرێ بەبەێ زیاد کردنی چڕی تیشکەکە، لە درێژی شەپۆلێکی دیاری کروا ئەلێکتڕۆنەکان ووزەی پێویست وەردەگرن و لە پلێتەکە دەردەچن. کەواتە تەنھا درێژی شەپۆلە کە کاریگەری ھەیە لە سەر دیاری کردنی ووزەی فۆتۆن.^[١٣]

لە لایەکیتر، لێکۆڵینەوەکان لەسەر تەنی ڕەش چەندین دەیەی خایاند (١٨٦٠–١٩٠٠).^[١٤] ماکس پلانک بچوکترین یەکەی ووزەی بە کوانتای ووزە دانا کە بریتیە لە (E=hv). پاشان ئەنیشتاین دیاردەی فۆتۆکارەبایی دۆزیەوە و بە ھۆیەوە خەڵاتی نۆبێڵی لە ساڵی ١٩٢١ پێ بەخشرا.^[١٥]

سەرچاوەکان

^ https://en.wikipedia.org/wiki/Photon
^ Joos, George (1951). Theoretical Physics. London and Glasgow: Blackie and Son Limited. p. 679.
^ Planck، M. (1901). «Über das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum». Annalen der Physik (بە ئەڵمانی). 4 (3): 553–563. Bibcode:1901AnP...309..553P. doi:10.1002/andp.19013090310. English translation
^ "December 18, 1926: Gilbert Lewis coins "photon" in letter to Nature". www.aps.org. Retrieved 2019-03-09.
^ Frisch, David H. ; Thorndike, Alan M. (1964). Elementary Particles. Princeton, NJ: David Van Nostrand. p. 22.
^ Kobychev, V.V. ; Popov, S.B. (2005). "Constraints on the photon charge from observations of extragalactic sources". Astronomy Letters. 31 (3): 147–151. arXiv:hep-ph/0411398. Bibcode:2005AstL...31..147K. doi:10.1134/1.1883345.
^ Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jerl (2005), Fundamental of Physics (7th ed.), John Wiley and Sons, Inc. , ISBN 978-0-471-23231-5
^ Davison E. Soper, Electromagnetic radiation is made of photons, Institute of Theoretical Science, University of Oregon
^ This property was experimentally verified by Raman and Bhagavantam in 1931: Raman، C.V. (1931). «Experimental proof of the spin of the photon» (PDF). Indian Journal of Physics. 6 (3244): 353. Bibcode:1932Natur.129...22R. doi:10.1038/129022a0. hdl:10821/664. لە ڕەسەنەکە (PDF) لە ٣ی حوزەیرانی ٢٠١٦ ئەرشیڤ کراوە. لە ٦ی ئەیلوولی ٢٠١٩ ھێنراوە. {{cite journal}}: پارامەتری نەناسراوی |dead-url= چاوپۆشیی لێ کرا (|url-status= پێشنیار کراوە) (یارمەتی)
^ https://en.wikipedia.org/wiki/Spin_angular_momentum_of_light#Introduction
^ Newton, I. (1952) [1730]. Opticks (4th ed.). Dover, NY: Dover Publications. Book II, Part III, Propositions XII–XX, Queries 25–29. ISBN 978-0-486-60205-9.
^ Buchwald, J.Z. (1989). The Rise of the Wave Theory of Light: Optical Theory and Experiment in the Early Nineteenth Century. Physics Today. 43. University of Chicago Press. p. 78. Bibcode:1990PhT....43d..78B. doi:10.1063/1.2810533. ISBN 978-0-226-07886-1. OCLC 18069573.
^ Frequency-dependence of luminiscence pp. 276ff. , photoelectric effect section 1.4 in Alonso & Finn 1968
^ Wien, W. (1911). "Wilhelm Wien Nobel Lecture". nobelprize.org.
^ Presentation speech by Svante Arrhenius for the 1921 Nobel Prize in Physics, December 10, 1922. Online text from [nobelprize.org], The Nobel Foundation 2008. Access date 2008-12-05.

[1] ttps://en.wikipedia.org/wiki/Photon

[2] Joos, George (1951). Theoretical Physics. London and Glasgow: Blackie and Son Limited. p. 679.

[3] Planck، M. (1901). «Über das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum». Annalen der Physik (بە ئەڵمانی). 4 (3): 553–563. Bibcode:1901AnP...309..553P. doi:10.1002/andp.19013090310. English translation

[4] "December 18, 1926: Gilbert Lewis coins "photon" in letter to Nature". www.aps.org. Retrieved 2019-03-09.

[5] Frisch, David H. ; Thorndike, Alan M. (1964). Elementary Particles. Princeton, NJ: David Van Nostrand. p. 22.

[6] Kobychev, V.V. ; Popov, S.B. (2005). "Constraints on the photon charge from observations of extragalactic sources". Astronomy Letters. 31 (3): 147–151. arXiv:hep-ph/0411398. Bibcode:2005AstL...31..147K. doi:10.1134/1.1883345.

[7] Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jerl (2005), Fundamental of Physics (7th ed.), John Wiley and Sons, Inc. , ISBN 978-0-471-23231-5

[8] Davison E. Soper, Electromagnetic radiation is made of photons, Institute of Theoretical Science, University of Oregon

[9] This property was experimentally verified by Raman and Bhagavantam in 1931: Raman، C.V. (1931). «Experimental proof of the spin of the photon» (PDF). Indian Journal of Physics. 6 (3244): 353. Bibcode:1932Natur.129...22R. doi:10.1038/129022a0. hdl:10821/664. لە ڕەسەنەکە (PDF) لە ٣ی حوزەیرانی ٢٠١٦ ئەرشیڤ کراوە. لە ٦ی ئەیلوولی ٢٠١٩ ھێنراوە. {{cite journal}}: پارامەتری نەناسراوی |dead-url= چاوپۆشیی لێ کرا (|url-status= پێشنیار کراوە) (یارمەتی)

[10] ttps://en.wikipedia.org/wiki/Spin_angular_momentum_of_light#Introduction

[11] Newton, I. (1952) [1730]. Opticks (4th ed.). Dover, NY: Dover Publications. Book II, Part III, Propositions XII–XX, Queries 25–29. ISBN 978-0-486-60205-9.

[12] Buchwald, J.Z. (1989). The Rise of the Wave Theory of Light: Optical Theory and Experiment in the Early Nineteenth Century. Physics Today. 43. University of Chicago Press. p. 78. Bibcode:1990PhT....43d..78B. doi:10.1063/1.2810533. ISBN 978-0-226-07886-1. OCLC 18069573.

[13] Frequency-dependence of luminiscence pp. 276ff. , photoelectric effect section 1.4 in Alonso & Finn 1968

[14] Wien, W. (1911). "Wilhelm Wien Nobel Lecture". nobelprize.org.

[15] Presentation speech by Svante Arrhenius for the 1921 Nobel Prize in Physics, December 10, 1922. Online text from [nobelprize.org], The Nobel Foundation 2008. Access date 2008-12-05.

[١]

[٢]

[٣]

[٤]

[٥]

[٦]

[٧]

[٨]

[٩]

[١٠]

[١١]

[١٢]

[١٣]

[١٤]

[١٥]