Номер 2, страница 164 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 45. Фотоэффект. Глава 6. Квантовая теория электромагнитного излучения и вещества - номер 2, страница 164.

2. Какую микрочастицу называют фотоном? Перечислите основные физические характеристики фотона.

Какую микрочастицу называют фотоном?

Фотоном называют фундаментальную элементарную частицу, которая представляет собой квант (наименьшую, неделимую порцию) электромагнитного поля, включая видимый свет. Фотон является переносчиком электромагнитного взаимодействия. Концепция фотона возникла из работ Макса Планка и Альберта Эйнштейна и стала основой квантовой теории поля. Фотоны не имеют массы покоя и электрического заряда и могут существовать, только двигаясь со скоростью света.

Ответ: Фотоном называют элементарную частицу, являющуюся квантом электромагнитного излучения и переносчиком электромагнитного взаимодействия.

Перечислите основные физические характеристики фотона.

К основным физическим характеристикам фотона относятся:

• Масса покоя: равна нулю ($m_0 = 0$). Из-за этого фотон не может существовать в состоянии покоя и всегда движется.
• Электрический заряд: равен нулю ($q = 0$). Фотон — электрически нейтральная частица, поэтому он не отклоняется в электрических и магнитных полях.
• Скорость: в вакууме фотон движется с фундаментальной скоростью света, $c \approx 299 \, 792 \, 458$ м/с. В любой другой среде скорость фотона меньше скорости света в вакууме.
• Энергия: энергия фотона ($E$) прямо пропорциональна частоте ($\nu$) соответствующей ему электромагнитной волны и определяется формулой Планка: $E = h\nu$, где $h$ — постоянная Планка ($h \approx 6.626 \cdot 10^{-34}$ Дж·с).
• Импульс: фотон обладает импульсом ($p$), направленным вдоль его движения. Величина импульса связана с его энергией и длиной волны ($\lambda$) соотношениями: $p = \frac{E}{c} = \frac{h}{\lambda}$.
• Спин: фотон является бозоном, то есть частицей с целым значением спина. Спин фотона равен 1 (в единицах постоянной Планка $\hbar$).
• Корпускулярно-волновой дуализм: фотон обладает двойственной природой. Он проявляет свойства частицы (например, в явлении фотоэффекта, где он взаимодействует с электронами как отдельная частица) и свойства волны (например, в явлениях интерференции и дифракции).
• Стабильность: фотон является стабильной частицей, то есть он не распадается самопроизвольно на другие частицы.

Ответ: Основные физические характеристики фотона: масса покоя и электрический заряд равны нулю; скорость в вакууме равна скорости света $c$; энергия $E=h\nu$; импульс $p=h/\lambda$; спин равен 1; обладает корпускулярно-волновым дуализмом; стабилен.