Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 10-01-2025

FOTON

betekenis & definitie

of lichtquantum, het energiequantum van het elektromagnetische veld.

In de theorie van J.C. Maxwell voor de elektromagnetische straling worden golfverschijnselen als interferentie, diffractie, reflectie met veel succes verklaard. De straling heeft echter een dualistisch karakter. In 1900 stelde M. Planck dat, om tot een theoretische afleiding van de experimenteel gevonden wetten van de warmtestraling te komen, de straling van een zwart lichaam alleen kan voorkomen in energiepakketjes van de grootte E = hv, waarin h de constante van Planck is en v de frequentie van de straling. Deze onderstelling is in 1905 door A.Einstein ter verklaring van het foto-elektrische effect geheel consequent uitgebreid tot elektromagnetische straling, onafhankelijk van het ontstaan daarvan. De fotonen gedragen zich als deeltjes met spin 1h en zonder rustmassa (zie Fotonengas). Met dit deeltje is een debrogliegolflengte λ = h/p geassocieerd (p is de impuls). Zoals voor alle deeltjes met een rustmassa nul geldt hier de relatie E = cp, waarin c de lichtsnelheid in vacuüm is.

Het foton dat een geheeltallige spin bezit, is een boson. Opgevat als deeltje is het foton identiek met zijn antideeltje (zie Elementaire deeltjes). Het deeltjesbegrip foton is van veel nut voor het verklaren van het comptoneffect en het foto-elektrisch effect. Als golfverschijnsel worden zijn eigenschappen gegeven door de vectoren E en B (resp. elektrische veldsterkte en de magnetische fluxdichtheid ofwel inductie) die het elektromagnetische veld beschrijven en die aan de maxwellvergelijkingen voldoen (zie Elektromagnetisme). Dit vectoriële karakter van het golfverschijnsel correspondeert met de spin 1h van het foton.

< >