Прагляд зыходнага тэксту старонкі Фатон

{{значэнні}}
'''Фатон''' (ад {{lang-grc|φῶς}} «свет») — [[элементарная часціца]], [[квант]] [[электрамагнітнае выпраменьванне|электрамагнітнага выпраменьвання]] (у вузкім сэнсе — святла).
Гэта [[бязмасавыя часціцы|бязмасавая часціца]], здольная існаваць толькі рухаючыся са [[Скорасць святла|скорасцю святла]]. [[Электрычны зарад]] фатона таксама роўны нулю. Фатон можа знаходзіцца толькі ў двух спінавых станах з праекцыяй [[спін]]а на кірунак руху ([[спіральнасць часціцы|спіральнасцю]]) ±1. Гэтай уласцівасці ў [[класічная электрадынаміка|класічнай электрадынаміцы]] адпавядае кругавая правая і левая [[палярызацыя электрамагнітных хваль|палярызацыя электрамагнітнай хвалі]].

Фатону, як квантавай часціцы, уласцівы [[карпускулярна-хвалевы дуалізм]], г.зн. фатон праяўляе адначасова ўласцівасці часціцы і [[хвалі дэ Бройля|хвалі]].

== Фізічныя ўласцівасці ==
Фатон можа мець адзін з двух станаў [[палярызацыя|палярызацыі]] і апісваецца трыма прасторавымі параметрамі — складнікамі [[хвалевы вектар|хвалевага вектара]], які вызначае яго даўжыню хвалі і кірунак распаўсюджання.

Фатон не мае [[электрычны зарад|электрычнага зараду]] і не распадаецца спантанна ў [[вакуум]]е, таму аднесены да ліку стабільных элементарных часціц. Апошняе сцвярджэнне слушна пры адсутнасці вонкавага поля; у вонкавым [[магнітнае поле|магнітным полі]] магчымы распад фатона на два фатоны з іншай палярызацыяй.
 
[[маса|Масу]] спакою фатона лічаць роўнай нулю. Таму скорасць фатона, як і скорасць кожнай бязмасавай часціцы, роўная [[Скорасць святла|скорасці святла]]. Па гэтай прычыне (няма сістэмы адліку, дзе фатон у спакоі) унутраная цотнасць часціцы не вызначана. Фатон — ісцінна нейтральная часціца, таму яго [[зарадавая цотнасць]] адмоўная і роўная −1.

Фатон адносіцца да [[калібровачны базон|калібровачных базонаў]]. Ён удзельнічае ў электрамагнітным і [[гравітацыйнае ўзаемадзеянне|гравітацыйным узаемадзеянні]].

Фатоны выпраменьваюцца ў многіх прыродных працэсах, напрыклад, пры руху [[электрычны зарад|электрычнага зараду]] з [[паскарэнне]]м, пры пераходзе атама або ядра з узбуджанага стану ў стан з меншай [[энергія]]й, або пры [[анігіляцыя|анігіляцыі]] пары электрон-пазітрон. Пры адваротных працэсах — узбуджэнне атама, нараджэнне электрон-пазітроннай пары — адбываецца паглынанне фатонаў<ref>''Савельев И. В.'' Курс общей физики. — 1982.</ref>.

== Фатоны ў рэчыве ==
{{main|Групавая скорасць|Фотахімія}}

Святло распаўсюджваецца ў празрыстым асяроддзі са скорасцю меншай, чым {{math|''c''}} — [[скорасць святла|скорасць святла ў вакууме]]. Напрыклад, фатонам, якія праходзяць праз мноства сутыкненняў на шляху ад сонечнага ядра, якое выпраменьвае энергію, можа спатрэбіцца каля мільёна гадоў, каб дасягнуць паверхні [[Сонца]]. Аднак, рухаючыся ў адкрытым космасе, такія ж фатоны далятаюць да Зямлі ўсяго за 8,3 хвіліны. Велічыня, якая характарызуе памяншэнне скорасці святла, называецца [[Паказчык праламлення|паказчыкам праламлення]] рэчыва.

З класічнага пункту гледжання запаволенне можа быць растлумачана так. Пад дзеяннем напружанасці электрычнага поля светлавой хвалі [[Валентныя электроны|валентныя электроны]] атамаў асяроддзя пачынаюць здзяйсняць вымушаныя гарманічныя ваганні. Электроны, вагаючыся, пачынаюць з вызначаным часам запазнення выпраменьваць другасныя хвалі той жа частаты і напружанасці, што і ў падаючага святла, якія інтэрферыруюць з першапачатковай хваляй, запавольваючы яе<ref>{{кніга
|аўтар= Касьянов, В. А.
|загаловак=Физика 11 класс
|выданне=3-е изд
|месца=М.
|выдавецтва=Дрофа
|год= 2003
|старонкі= 228—229
|старонак= 416
|isbn = 5-7107-7002-7
}}</ref>. У карпускулярнай мадэлі запаволенне можа быць замест гэтага апісана змешваннем фатонаў з квантавымі ўзбурэннямі ў рэчыве ([[квазічасціца]]мі, падобнымі [[фанон]]ам і [[эксітон]]ам) з утварэннем [[палярытон]]а. Такі палярытон мае ненулявую [[эфектыўная маса|эфектыўную масу]], з-за чаго ўжо не ў стане рухацца са скорасцю {{math|''c''}}. Эфект узаемадзеяння фатонаў з іншымі квазічасціцамі можа назірацца напрамую ў [[Эфект Рамана|эфекце Рамана]] і ў [[рассеянне Мандэльштама — Брылюэна|рассеянні Мандэльштама — Брылюэна]].

Фатоны таксама могуць быць паглынутыя [[Ядро атама|ядрамі]], [[Атам|атамамі]] або [[Малекула|малекуламі]], справакаваўшы такім чынам пераход паміж іх энергетычнымі станамі. Паказальны класічны прыклад, звязаны з паглынаннем фатонаў зрокавым пігментам палачак [[сятчатка|сятчаткі]] [[радапсін]]ам, у састаў якога ўваходзіць [[рэтыналь]], вытворнае [[рэтынол]]у (вітаміна A), адказнага за зрок чалавека, як было ўстаноўлена ў 1958 годзе амерыканскім біяхімікам нобелеўскім лаўрэатам [[Джордж Уолд|Джорджам Уолдам]] і яго супрацоўнікамі. Паглынанне фатона малекулай радапсіна выклікае рэакцыю транс-ізамерызацыі ретыналя, што прыводзіць да раскладання радапсіна. Такім чынам, у спалучэнні з іншымі фізіялагічнымі працэсамі, энергія фатона пераўтвараецца ў энергію нервовага імпульсу. Паглынанне фатона можа нават выклікаць разбурэнне хімічных сувязей, як пры фотадысацыяцыі хлору; такія працэсы з’яўляюцца аб’ектам вывучэння [[Фотахімія|фотахіміі]].

== Другаснае квантаванне ==
У 1910 годзе [[Петэр Іозеф Вільгельм Дэбай|Петэр Дебай]] атрымаў [[Формула Планка|формулу Планка]], зыходзячы з адносна простага дапушчэння<ref>{{артыкул|аўтар=[[Петэр Іозеф Вільгельм Дэбай|Debye P.]]|загаловак=Der Wahrscheinlichkeitsbegriff in der Theorie der Strahlung |выданне=Annalen der Physik |год=1910 |том=33 |старонкі=1427—1434 |doi=10.1002/andp.19103381617|мова=de | issn=0003-3804 }}</ref>. Ён расклаў электрамагнітнае поле ў абсалютна чорнай поласці па [[рад Фур’е|Фур’е-модах]] і выказаў здагадку, што энергія кожнай моды з’яўляецца цэлым кратным велічыні <math>h\nu</math>, дзе <math>\nu</math> — адпаведная дадзенай модзе частата.
Геаметрычная сумма атрыманых мод уяўляла сабой закон выпраменьвання Планка. Аднак, выкарыстоўваючы гэты падыход, аказалася немагчымым атрымаць верную формулу для [[Флуктуацыя|флуктуацый]] энергіі [[цеплавое выпраменьванне|цеплавога выпраменьвання]]. Вырашыць гэтую задачу ўдалося [[Альберт Эйнштэйн|Эйнштэйну]] ў 1909 годзе.

У 1925 годзе [[Макс Борн]], [[Вернер Карл Гайзенберг|Вернер Гейзенберг]] і [[Паскуаль Ёрдан]] далі некалькі іншую інтэрпрэтацыю дэбаеўскага падыходу. Выкарыстоўваючы класічныя ўяўленні, можна паказаць, што [[рад Фур’е|Фур’е-моды]] [[Электрамагнітнае поле|электрамагнітнага поля]] — поўная сукупнасць электрамагнітных плоскіх хваль, кожнай з якіх адпавядае свой хвалевы вектар і свой стан [[Палярызацыя святла|палярызацыі]], — эквівалентныя сукупнасці неўзаемадзейных [[гарманічны асцылятар|гарманічных асцылятараў]]. З пункту гледжання квантавай механікі, энергетычныя ўзроўні такіх асцылятараў вызначаюцца суадносінамі
<math>\Epsilon=n h \nu</math>, дзе <math>\nu</math> — частата асцылятара.
Прынцыпова новым крокам стала тое, што мода з энергіяй
<math>\Epsilon=n h \nu</math> разглядалася тут як стан з
<math>n</math> фатонаў. Гэты падыход дазволіў атрымаць правільную формулу для флуктуацый энергіі выпраменьвання абсалютна чорнага цела.

{{зноскі}}

== Літаратура ==
* ''Савельев И. В.'' Курс общей физики. — 1982.

== Спасылкі ==
* [http://pdg.lbl.gov/2007/listings/s000.pdf Усе эксперыментальна вымераныя ўласцівасці фатона на сайце Particle Data Group]{{ref-en}}
* [https://web.archive.org/web/20050929102344/http://35.9.69.219/home/modules/pdf_modules/m212.pdf <span style="font-size:smaller">MISN-0-212</span> ''Characteristics of Photons''] ([[Portable Document Format|PDF file]]) by Peter Signell and Ken Gilbert for [http://www.physnet.org Project PHYSNET].
* [http://physicsweb.org/articles/world/11/3/9/1/world%2D11%2D3%2D9%2D3 How to entangle photons experimentally] {{Архівавана|url=https://web.archive.org/web/20070718083907/http://physicsweb.org/articles/world/11/3/9/1/world-11-3-9-3 |date=18 ліпеня 2007 }}

{{Квантавая электрадынаміка}}
{{Часціцы}}
{{Бібліяінфармацыя}}
[[Катэгорыя:Элементарныя часціцы]]
[[Катэгорыя:Базоны]]
[[Катэгорыя:Электрамагнетызм]]
[[Катэгорыя:Оптыка]]
[[Катэгорыя:Квантавая электрадынаміка]]