Depuis avant le temps d'Isaac Newton, la définition de la nature de la lumière oscillé entre les particules et les vagues, comme il y avait des preuves pour les deux. Une expérience réalisée au début des années 1800 semblait le régler en faveur des vagues, mais en 1900, Max Planck a conclu que l'énergie lumineuse est venu dans des paquets discrets. Les scientifiques ont mesuré les paquets d'énergie quantique de la lumière et les a appelés photons.
Macroscopique vs Microscopique
Dans votre vie quotidienne, vous voyez le monde non pas en morceaux discrets de lumière, mais comme une plage continue de la luminosité et l'obscurité, et une diffusion douce de couleurs et de teintes. Les choses apparaissent de cette façon parce que la lumière arrive que des torrents de photons microscopiques. Avec autant de photons atteignant vos yeux, vous ne pouvez pas distinguer les individuels. Cependant, si vous allez à une chambre avec très peu de lumière et laissez vos yeux ajuster, vous remarquerez la lumière a un aspect granuleux. Les grains sont les quelques photons lumineux atteignant vos yeux.
Electrons
Rappelez-vous que les atomes sont constitués d'électrons autour d'un petit noyau central. Selon l'élément, un atome peut avoir de un à plus de 100 électrons. Nature organise les électrons dans les niveaux d'énergie discrets, comme des marches sur un escalier. Un atome peut absorber un photon, ce qui provoque un électron de sauter quelques niveaux plus élevés. L'atome finira par libérer l'énergie, émettant un photon, et d'abaisser le niveau d'énergie de l'électron.
photons
Photons portent différentes quantités d'énergie, selon le processus qui les a produites. Un procédé chimique tel que la gravure d'un journal donne des photons relativement faibles, apparaissant comme la lumière visible. Les réactions à l'intérieur du noyau de l'atome émettent des photons très énergétiques, produisant des rayons X et les rayons gamma. Les micro-ondes et les ondes radio ont moins d'énergie que la lumière visible, bien que les photons transportent toutes ces formes d'énergie, appelés rayonnement électromagnétique.
La constante de Planck
Un numéro appelé la constante de Planck détermine l'énergie et de la fréquence d'un photon par une relation très simple, e = hxf, où E représente l'énergie, h est constante, et f est la fréquence de Planck. Telle est la règle qui régit tous les paquets d'énergie quantique. Une autre relation régit la lumière, f = c / w, où f est la fréquence de la lumière, c est la vitesse de la lumière, et w est la longueur d'onde de la lumière. L'utilisation de ces règles, et en mesurant la longueur d'onde de la lumière, vous pouvez déterminer sa fréquence, et à travers constant, son énergie de Planck. Si vous connaissez déjà son énergie, vous pouvez trouver la constante de Planck. Être une constante, la quantité de base ne change pas, mais si vous utilisez des unités différentes, telles que pouces pour la longueur d'onde au lieu de mètres, le nombre va changer.