Ìmọ̀ Fọ́tòn
Fọ́tọ́nì jẹ́ ọ̀kan lára àwọn èrò pàtàkì àti pàtàkì jùlọ nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ ìgbàlódé. Kì í ṣe pé èrò yìí ṣe pàtàkì fún òye wa nípa ìmọ́lẹ̀ àti mànàmáná-ìmọ́lẹ̀ nìkan ni, ṣùgbọ́n ó tún ṣe pàtàkì sí ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣẹ̀lẹ̀ tó ń ṣẹlẹ̀ ní àgbáyé. Àpilẹ̀kọ yìí yóò ṣe àwárí ní kíkún ohun tí fọ́tọ́nì jẹ́, bí òye wa nípa rẹ̀ ṣe yípadà ní àkókò kan, àwọn ìlò rẹ̀ nínú ìmọ̀-ẹ̀rọ, àti bí èrò yìí ṣe ní í ṣe pẹ̀lú àwọn ìmọ̀-ẹ̀rọ mìíràn.
Ifihan si Awọn Photon
Ní ṣókí, àwọn fọ́tònì jẹ́ àwọn èròjà ìpìlẹ̀ tí ó para pọ̀ di ìwọ̀n agbára iná mànàmáná. Àwọn ni àwọn olùgbé gbogbo ìbáṣepọ̀ oníná mànàmáná. Ní ṣókí, àwọn fọ́tònì ni àwọn èròjà tí ó ṣàlàyé bí a ṣe ń gbé ìmọ́lẹ̀ àti àwọn ìtànṣán oníná mànàmáná mìíràn jáde. Àwọn fọ́tònì kò ní ìwọ̀n ìsinmi, wọ́n sì máa ń rìn ní iyára ìmọ́lẹ̀ nínú afẹ́fẹ́.
Albert Einstein ló kọ́kọ́ ṣe àgbékalẹ̀ èrò photon ní ọdún 1905 nínú ìwé kan lórí ipa photoelectric. Àmọ́, kí a tó jíròrò rẹ̀ síwájú sí i, ó ṣe pàtàkì láti lóye ìtàn ìtàn èrò ìmọ́lẹ̀ fúnra rẹ̀.
Ìtàn àti Ìdàgbàsókè Òye Ìmọ́lẹ̀
Ìgbà Àtijọ́ àti Ìgbì Ìmọ́lẹ̀
Kí ọ̀rúndún ogún tó dé, a mọ̀ pé ìmọ́lẹ̀ jẹ́ ìgbì omi. Àwọn ìwádìí Thomas Young lórí ìdènà ìmọ́lẹ̀ ní ìbẹ̀rẹ̀ ọdún 1800 fi ẹ̀rí hàn pé ìgbì omi náà ń gbilẹ̀. Lẹ́yìn náà, James Clerk Maxwell pèsè ìpìlẹ̀ ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ fún ìmọ̀ ìgbì omi pẹ̀lú àwọn ìṣirò Maxwell, èyí tí ó fihàn pé ìmọ́lẹ̀ jẹ́ ìgbì oní-ẹ̀rọ-ìmọ́lẹ̀ tí ń tàn káàkiri ààyè.
Ipa Fọtoelectric ati Ifarahan ti Imọ-ọrọ Kuatomu
Ní ìparí ọ̀rúndún kọkàndínlógún àti ìbẹ̀rẹ̀ ọ̀rúndún ogún, àwọn àyẹ̀wò kan fi ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣẹ̀lẹ̀ hàn tí ìmọ̀ ìgbì ìmọ́lẹ̀ àtijọ́ kò lè ṣàlàyé. Ọ̀kan lára irú ìṣẹ̀lẹ̀ bẹ́ẹ̀ ni ipa photoelectric, nínú èyí tí ìmọ́lẹ̀ tí ó kọlu ojú irin kan ń fa ìtújáde àwọn elekitironi. Ìmọ̀ ìgbì ìtàn kò lè ṣàlàyé ìdí tí ìmọ́lẹ̀ tí ó ní ìgbóná kan (tàbí tí ó ga jù) nìkan fi lè fa ipa yìí.
Ní ọdún 1905, Albert Einstein fihàn pé a ṣàlàyé ipò yìí dáadáa nípa èrò pé ìmọ́lẹ̀ ní “quanta,” tàbí àwọn èròjà tí a ti ṣe àyẹ̀wò agbára. Einstein dábàá pé agbára àwọn èròjà wọ̀nyí—tí a mọ̀ sí àwọn fọ́tọ́nì lẹ́yìn náà—báramu tààrà sí ìpele wọn. Ìmọ̀ yìí gba Ẹ̀bùn Nobel Einstein ní físíìsì ní ọdún 1921.
Ìpele Ìgbì-Pàtíkì Méjì
Àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì lẹ́yìn náà ṣàwárí pé àwọn fọ́tònì ní àwọn ànímọ́ tí ó fihàn pé wọ́n ń hùwà bí àwọn èròjà nínú àwọn ìwádìí kan, nígbà tí nínú àwọn mìíràn wọ́n ń farahàn bí ìgbì omi. Ìṣẹ̀lẹ̀ yìí ni a mọ̀ sí ìgbì omi-ẹ̀yà méjì.
Ìdárayá méjì yìí kì í ṣe ohun tó yàtọ̀ sí ìmọ́lẹ̀ nìkan; àwọn èròjà bíi elekitironi tún ń fi àwọn ohun ìní ìgbì àti èròjà hàn. Ìlànà ìpìlẹ̀ yìí ni a ṣàlàyé nípasẹ̀ Ìmọ̀ Ìṣirò Quantum, tí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì bíi Niels Bohr, Louis de Broglie, àti Werner Heisenberg ṣe àgbékalẹ̀ rẹ̀.
Àwọn fọ́tònù nínú àwọn ẹ̀rọ ìṣirò oníṣirò
Nínú ọ̀rọ̀ àwọn onímọ̀ nípa ìṣẹ̀dá ...
Agbára \(E\) ti fotoni kan jẹ deede taara si igbohunsafẹfẹ \(f\) ti igbi itanna elekitironika, ati pe ibatan yii ni a fun ni nipasẹ idogba Planck:
\[ E = hf \]
Níbi tí \(h\) jẹ́ ti Planck tí ó dúró ṣinṣin. Ìwọ̀n ìgbì ìmọ́lẹ̀ \(\lambda\) àti ìgbóná rẹ̀ tún ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú ìṣirò náà:
\[ c = \lambda f \]
Ibi ti \(c\) jẹ iyara ina ninu afẹfẹ.
Ìbáṣepọ̀ àwọn fọ́tònù pẹ̀lú ohun èlò
Àwọn fọ́tòn máa ń bá àwọn ohun èlò lò nípasẹ̀ onírúurú ọ̀nà, àwọn mẹ́ta tí ó wọ́pọ̀ jùlọ ni gbígbà, ìtújáde, àti fífà.
1. Ìfàmọ́ra: Nígbà tí átọ̀mù tàbí mókúlùkù bá gba fọ́tọ́nì, a máa ń lo agbára fọ́tọ́nì láti gbé agbára èérọ̀n nínú átọ̀mù tàbí mókúlùkù náà sókè. Ìlànà yìí ni ìpìlẹ̀ ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣẹ̀lẹ̀, títí kan fọ́tọ́sítọ̀sì àti lílo iná mànàmáná.
2. Ìtújáde: Ìlànà yìí jẹ́ òdìkejì ìfàmọ́ra. Níbí, átọ̀mù tàbí mọ́lẹ́kúlù onídùn kan lè padà sí ipò agbára tó kéré síi nípa títújáde fọ́tọ́nù. Ìtújáde yìí lè ṣẹlẹ̀ láìròtẹ́lẹ̀ tàbí ní ọ̀nà tí a fi ń ru sókè.
3. Fífọ́: Nínú ìlànà fífọ́, àwọn èròjà máa ń da àwọn fọ́tònù rú, wọ́n sì máa ń yí ìtọ́sọ́nà ìṣípo wọn padà, ṣùgbọ́n wọ́n máa ń wà ní ipò kan náà. Oríṣi ìfọ́tò méjì pàtàkì ló wà: elastic (gẹ́gẹ́ bí ó ti rí ní Rayleigh scattering) àti inelastic (gẹ́gẹ́ bí ó ti rí ní Compton effect).
Àwọn Ohun Èlò ti Ìmọ̀-ẹ̀rọ Photon
Ìlọsíwájú nínú òye wa nípa àwọn fọ́tòn ti yọrí sí ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìdàgbàsókè ìmọ̀-ẹ̀rọ, láti èyí tí ó rọrùn jùlọ sí èyí tí ó díjú jùlọ.
Ẹ̀rọ itanna opitika ati okun opitika
Lílóye àwọn fọ́tònì jẹ́ pàtàkì nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ okùn okùn, èyí tí a ń lò fún ìbánisọ̀rọ̀ àti ìbánisọ̀rọ̀ lórí íńtánẹ́ẹ̀tì. Nínú ètò yìí, a ń lo àwọn àmì ìmọ́lẹ̀ tí ó yára púpọ̀ láti fi gbé dátà ránṣẹ́, èyí tí a fi rọ́pò àwọn àmì ẹ̀rọ itanna nínú àwọn okùn bàbà ìbílẹ̀. Ìmọ̀ ẹ̀rọ yìí ń jẹ́ kí ìgbéjáde dátà wà ní iyàrá gíga gan-an àti ní àwọn ọ̀nà jíjìn pẹ̀lú ìdènà díẹ̀.
lesa
Lésà (Ìmúdàgba ìmọ́lẹ̀ nípasẹ̀ ìtújáde ìtànṣán) jẹ́ ẹ̀rọ kan tí ó ń mú ìmọ́lẹ̀ tí ó sopọ̀ mọ́ ara wọn dáadáa nípa lílo ìbáṣepọ̀ àwọn fọ́tònì pẹ̀lú ohun èlò nípasẹ̀ ìtújáde tí a mú ṣiṣẹ́. Lésà ní onírúurú ìlò, títí bí ìṣègùn, iṣẹ́-ọnà, ìwádìí ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì, àti ìbánisọ̀rọ̀.
Àwọn Pánẹ́lì oòrùn
A máa ń lo àwọn fọ́tònù láti inú oòrùn nínú àwọn pánẹ́lì oòrùn láti mú iná mànàmáná jáde. Nígbà tí ohun èlò semiconductor nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn bá fa àwọn fọ́tònù, wọ́n máa ń ru àwọn elekitironù sókè, wọ́n sì máa ń ṣẹ̀dá iná mànàmáná. Ìmọ̀ ẹ̀rọ yìí ṣe pàtàkì ní àkókò agbára tí a lè sọ dọ̀tun.
spectroscopy
Ìwòran ìṣàfihàn jẹ́ ọ̀nà tí a ń lò láti ṣe àyẹ̀wò ìṣètò àwọn ohun èlò nípa lílo ìmọ́lẹ̀ tí wọ́n ń tú jáde. Ọ̀nà yìí wúlò gan-an nínú kẹ́mísírì, ìràwọ̀, àti fisíìkì láti mọ ìṣètò àti àwọn ànímọ́ àwọn ohun èlò onírúurú.
Ipari
Èrò photon ti yí òye wa nípa àgbáyé padà. Láti òye ìmọ́lẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ìgbì omi àtijọ́ sí wíwò ó gẹ́gẹ́ bí èròjà quantum, ìrìn àjò èrò yìí ń ṣàfihàn ìlọsíwájú ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì tó yanilẹ́nu. Àwọn photon ń kó ipa pàtàkì nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìṣẹ̀lẹ̀ àti ìmọ̀ ẹ̀rọ ìgbàlódé, wọ́n ń nípa lórí ohun gbogbo láti ìbánisọ̀rọ̀ sí agbára tí a lè sọ di tuntun.
Òye wa nípa àwọn fọ́tòn tún ṣí ọ̀nà sílẹ̀ fún ìwádìí síwájú síi ní àwọn agbègbè bíi ìṣiṣẹ́ kọ̀ǹpútà quantum àti tẹlifóònù quantum, èyí tí ó ní agbára láti yí bí a ṣe ń bá ayé lò padà ní ọjọ́ iwájú. Bí ìmọ̀ ẹ̀rọ àti ìmọ̀ ẹ̀rọ ṣe ń tẹ̀síwájú, àwọn fọ́tòn ṣì jẹ́ pàtàkì nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ fisiksi, wọ́n sì ń ṣèlérí àwọn àwárí àti àwọn ohun èlò tí ó túbọ̀ dùn mọ́ni ní ọjọ́ iwájú.
