Hãy tưởng tượng một trục ánh sáng mặt trời màu vàng chiếu qua cửa sổ. Theo vật lý lượng tử, photon có năng lượng 0,8 ev ứng với bức xạ thuộc vùng chùm tia này được tạo thành từ các mảng ánh sáng nhỏ, gọi là photon, truyền trong không khí. Nhưng chính xác thì photon là gì? Hãy cùng Hoàng Giang Solar tìm hiểu, phân tích trong bài viết này để hiểu rõ hơn chi tiết nhé.
Tổng quan về photon là gì?
Hạt photon là gì?
Hạt photon là tên gọi của lượng hoặc lượng tử riêng biệt nhỏ nhất của bức xạ điện từ. Nó là đơn vị cơ bản của tất cả ánh sáng.
Các photon luôn luôn chuyển động và, photon có năng lượng 0,8 ev ứng với bức xạ thuộc vùng trong chân không, lan truyền với tốc độ không đổi đối với tất cả các chiều được quan sát là 2.998 x 108 m/s. Điều này thường được gọi là tốc độ ánh sáng, ký hiệu là chữ c.
Theo thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein, các photon có năng lượng bằng tần số dao động của chúng nhân với hằng số Planck. Einstein đã chứng minh rằng ánh sáng là một dòng photon, năng lượng của các photon này là độ cao của tần số dao động của chúng và cường độ ánh sáng tương ứng với số lượng photon. Về cơ bản, ông giải thích làm thế nào một dòng photon có thể hành xử giống như sóng và hạt.
Photon ký hiệu là gì?
Trong hóa học và kỹ thuật quang học thì hạt photon được ký hiệu là hv. Đây chính là năng lượng của một photon. Trong đó, h là hằng số Planck và chữ cái Hy Lạp v (nu) là tần số photon.
Ký hiệu của photon ít thông dụng hơn là hf, tần số là f.
Từ sóng đến hạt đến boson
Bản chất của ánh sáng đã được nghiên cứu từ thời xa xưa, với những hiểu biết photon có năng lượng 0,8 ev ứng với bức xạ thuộc vùng sơ đẳng xuất hiện từ các triết gia và học giả sống ở Ai Cập, Mesopotamia, Ấn Độ và Hy Lạp. Từ thế kỷ 17 đến đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học đã nhiều lần vật lộn với một câu hỏi cụ thể: Liệu ánh sáng hoạt động như một hạt hay sóng?
Năm 1690, Christiaan Huygens xuất bản Traité de la Lumière, chuyên luận của ông về ánh sáng. Trong đó, ông mô tả ánh sáng bao gồm các sóng di chuyển trong ether, chất được cho là tràn ngập vũ trụ.
Isaac Newton đã tuyên bố khẳng định trong cuốn sách Opticks năm 1704 của mình rằng ông không đồng ý với điều đó. Khi ánh sáng bị phản xạ khỏi một bề mặt, photon có năng lượng 0,8 ev ứng với bức xạ thuộc vùng nó hoạt động giống như một quả bóng nảy; góc mà nó chạm tới bề mặt bằng góc mà nó bật ra. Newton nghĩ rằng hiện tượng này, cùng với nhiều hiện tượng khác, có thể được giải thích nếu ánh sáng được tạo thành từ các hạt nhỏ, mà ông gọi là “tiểu thể”.
Số photon là gì?
Vậy số photon là gì? Một hạt photon là lượng hay lượng tử bức xạ điện tử rời rạc mức nhỏ nhất. Đây là đơn vị cơ bản của mọi ánh sáng. Tất cả photon luôn luôn chuyển động trong chân không và truyền với tốc độ không đổi cho mọi chiều quan sát là: 2.998 * 108 m/s. Nó thường được gọi là tốc độ ánh sáng và ký hiệu là c.
Tìm hiểu về cấu tạo hạt photon
Photon là một hạt phi khối lượng, không có điện tích, không bị phân rã tự phát ở trong môi trường chân không. Mỗi một hạt photon sẽ có hai trạng thái phân cực, được miêu tả một cách chính xác tuyệt đối thông qua ba tham số liên tục đó là: Thành phần của vecto sóng, xác định lên bước sóng lamda và hướng lan truyền của các hạt photon.
Photon mang điện tích + 1 e đúng hay sai?
Quay trở lại kiến thức, vậy thì photon mang điện tích +1 e là đúng hay sai? Câu trả lời là sai. Áp dụng lý thuyết cơ bản về photon thì photon không mang điện tích.
Khối lượng photon là bao nhiêu? Photon có khối lượng không?
Các hạt photon phát ra bởi chùm tia laze màu lục lam phía bên ngoài. Còn ở bên trong nó chính là canxit, là chùm tia laze màu cam và huỳnh quang. | |
---|---|
Cấu trúc | Hạt sơ cấp |
Ký hiệu | γ |
Khối lượng | 0 (giá trị lý thuyết) < 1×10−18 eV/c2 (giới hạn thử nghiệm) |
Thời gian sống | Ổn định |
Photon có năng lượng 0 8 ev ứng với bức xạ thuộc vùng nào?
Photon có năng lượng 0,8 eV ứng với bức xạ thuộc vùng: Tia hồng ngoại. Cách giải tham khảo như sau:
Bước sóng của photon:
lamda = hc/e = (6.625*10^-34.3*10^8)/(0.8*1.6*10^-19)
= 1.55*10^-6(m)= 1.55 > 0,76
Vì thế nên bức xạ do photon phát ra chính xác là thuộc vùng hồng ngoại bạn nhé.
(Đây là cách giải chi tiết cho câu hỏi: photon có năng lượng 0 8 ev ứng với bức xạ thuộc vùng nào.)
Những ứng dụng của photon trong công nghệ
Ứng dụng trong công nghệ của các hạt photon có thể được lý giải dựa trên thuyết cổ điển về ánh sáng. Dưới đây, Hoàng Giang Solar sẽ tổng hợp một số ứng dụng nổi bật nhất của photon trong công nghệ cho bạn hiểu hơn nhé.
Laser
Thuật ngữ này không còn quá xa lạ gì với mọi người nữa. Laser được mô tả ở trên với phát xạ kích thước, là một trong những ứng dụng cực kỳ quan trọng của thời đại công nghệ tiên tiến phát triển hiện nay.
Hiệu ứng quang điện
Không thể bỏ qua hiệu ứng quang điện. Đây là hiệu ứng mà khi các hạt photon tiếp xúc với bề mặt kim loạt, electron bị bật ra và làm phát ra một luồng electron khổng lồ, to lớn ở trong ống nhân quang điện. Những ống nhân này sẽ hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện để xác định phương pháp photon độc thân.
Kính hiển vi
Để có được kính hiển vi với độ phân giải cao nhất thì phải có hai hạt photon mới có thể làm xảy ra sự dịch chuyển năng lượng một cách hiệu quả. Bởi lẽ các mẫu quan sát chỉ hấp thụ năng lượng ở vùng có 2 chùm sáng khác màu nhau và chồng lên nhau. Hơn nữa cũng cho phép thể tích bị kích thích nhỏ hơn trong trường hợp chỉ dùng 1 chùm sáng. Cunfg với đó thì các hạt photon sẽ giảm thiểu tối đa việc phá hiểu mẫu vật.
2 quá trình chuyển dịch năng lượng này có thể xảy ra cho 2 hệ khi mà 1 hệ hấp thụ 1 photon vaf hệ khác thì lấy năng lượng kích thích. Sau đó tái phát ra 1 photon có tần số thật khác biệt. Và có thể nói đây là một trong những cơ chế của hiện tượng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang.
Chip CCD
Dòng chip CCD là dòng chíp sử dụng hiệu ứng như ở trên chất bán dẫn khi có 1 photon tới, làm sinh ra điện tích ở trên tụ điện vi mô. Từ đó chúng ta có thể ghi lại. Ví dụ như khi máy đếm Geiger dunfg khả năng photon gây ra sự ion hóa các phân tử khí sẽ dẫn đến việc hình thành nên dòng điện mà máy có thể đo được.
Để tính toán sự thay đổi năng lượng lấy từ sự hập thụ photon hay là tiên đoán tânf số phát ra trong quá trình dịch chuyển năng lượng cụ thể thif áp dụng công thức Planck E= nhu.
Công nghệ mới quang tử học
Ở một vài phần cứng thì sẽ phát số ngẫu nhiên, đòi hỏi cần có sự xác định photon độc thân. Ví dụ mỗi bit trong dây ngẫu nhiên tạo ra bằng cách gửi photon đến bộ tách chùm. Trường hợp này có 2 kết quả, xác suất của chúng là bằng nhau. Còn trong khi đó, kết quả ở thực tế sử dụng để tiếp tục xác định bit tiếp theo trong dãy là 0 hoặc 1.
Tính chất photon có năng lượng 0,8 ev ứng với bức xạ thuộc vùng?
- Photon có khối lượng và năng lượng nghỉ bằng không và tồn tại dưới dạng hạt chuyển động.
- Photon là hạt cơ bản thiếu khối lượng nghỉ.
- Photon không có điện tích.
- Photon ổn định
- Photon là hạt spin-1 tạo nên boson.
- Photon mang năng lượng và động lượng phụ thuộc vào tần số.
- Photon có thể tương tác với các hạt khác như electron, chẳng hạn như hiệu ứng compton.
- Photon có thể bị phá hủy hoặc tạo ra bởi nhiều quá trình tự nhiên, ví dụ như khi bức xạ được hấp thụ hoặc phát ra.
- Khi ở trong không gian trống rỗng, các photon di chuyển với tốc độ ánh sáng.
Kết luận
Sau khi tìm hiểu về “photon có năng lượng 0,8 ev ứng với bức xạ thuộc vùng như thế nào?” Hi vọng đây sẽ là những thông tin hữu ích có thể giúp ích cho bạn trong công việc. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại comment bên dưới bài viết này Hoàng Giang Solar sẽ giải đáp giúp bạn!