Tapasztalja meg a világot
Bothe tapasztalata leginkább megerősíti Einstein hipotézisét a fény kvantumról.
Ebben a kísérletben egy vékony F fémfóliát állítottak fel G1 és G2 gyors működésű számlálók között (4. ábra). A fólia besugározzuk egy gyenge röntgennyaláb X. sugárzás hatása alatt általa lesz forrása a X-sugarak. Az elsődleges sugár nagyon gyenge intenzitásának köszönhetően a fólia által kibocsátott kvantumok száma meglehetősen kicsi volt.
Ha a sugárzás energiája szférikus hullámok formájában terjed, akkor mindkét számlálónak egyidejűleg kell működnie. A tapasztalat azonban azt mutatta, hogy a számlálók egymástól függetlenül reagáltak, és a véletlen egybeesések száma nem haladta meg a várható véletlen egybeesések számát. Minden úgy történt, mintha az F fólia sugárzása különálló kvantum formájában szaporodott volna, ami egy vagy másik számlálóba esne.
Ez csak azzal magyarázható, hogy bizonyos kibocsátó események során sugárzási kvantumokat állítanak elő, azaz az egyik irányba vagy a másikba közlekedő részecskék. Természetesen óvatosságra került sor, hogy az elsődleges besugárzás eredményeképpen a fólia kibocsátott elektronokat. Az ablak kizárásához a számlálók annyira vastagok voltak, hogy képesek voltak felvenni ezeket az elektronokat, és kizárni a hatásukat a kísérlet eredményére.
Így a speciális elektromágneses kvantumok vagy fotonok létezését kísérletesen bizonyították. ahogy később hívták őket.
Fotonok. A fenti kísérletek és számos más megerősítette Einstein hipotézisét a fénykvantákra - a fotonokat minden meggyőződéssel.
Az Einstein frekvenciája ω lényegében a fotonok energiával való áramlása. A fény a vákuumban c sebességgel terjed. Tehát ugyanolyan sebességgel, a fotonok is elterjedtek. A relativitáselmélet szerint minden olyan részecske E teljes energiája, amely a v. definíció szerint
Foton esetében v = c. és ennek a kifejezésnek a nevezője megszűnik. Véges energiájú foton esetében ez csak akkor lehetséges, ha m = 0.
Így foglalkozunk egy részecske, amelynek pihentető tömege nulla.
Az E energia és a mozgó részecske p lendülete közötti kapcsolat,
arra a következtetésre jutunk, hogy a foton (m = 0) nemcsak energia, hanem lendület is van
()
Az ω / c = 2 π ν / c = 2 π / λ = k arány. ahol k a hullámszám, majd () a forma.
Tehát a foton részecskéként energia és lendület van. A lendületet vektoros formában írva végül a fotonenergiára és a lendületre a következő kifejezéseket kapjuk:
ahol k a hullámvektor, amelynek modulusa k = 2 π / λ.
Frekvencia ω és a hullám vektor k jellemzik a hullám tulajdonságai monokromatikus fény és az energia és a lendület p ε - korpuszkuláris.
Figyelnünk kell arra a tényre, hogy az objektum, amellyel megismerkedtünk, a foton, mint részecske nagyon sajátos tulajdonságokkal rendelkezik. Hiányzik a tömeg (pihenés), és az egyetlen állapota mozgás a korlátozó sebességgel c. ugyanaz minden hivatkozási keretben. Nincs referenciarendszer, amelyben pihenni fog. A pihentető foton olyan fogalom, amely nem rendelkezik fizikai jelentéssel. A foton megállítása vagy a mozgás irányának megváltoztatása megakadályozza annak pusztulását. Az ilyen kifejezést, mint "egy ilyen részecskére szétszórt fotont" széles körben használják, de csak annyiban, amennyiben ez nem ellentétes az egyes jelenségek energia szempontjából történő megfontolásával.
E "furcsaságok" ellenére a foton még mindig kényelmes, hogy ugyanazokat a pozíciókat vegye figyelembe, mint a tömeges részecskék. Különösen hangsúlyozni kell, hogy a foton nem úgy néz ki, mint egy közönséges részecske, csak egy foton bizonyos tulajdonságai hasonlítanak egy részecske tulajdonságaira.