Номер 5, страница 190 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

5. Какими свойствами обладают фотоны?

Фотон — это элементарная частица, являющаяся квантом электромагнитного излучения (включая видимый свет). Он обладает рядом фундаментальных свойств, которые отличают его от других частиц.

Корпускулярно-волновой дуализм. Фотон одновременно проявляет свойства и частицы, и волны. Как частица, он может быть поглощен или испущен целиком, например, при фотоэффекте. Как волна, он характеризуется частотой ($ν$) и длиной волны ($λ$) и способен к интерференции и дифракции.

Масса и заряд. Фотон не имеет массы покоя ($m_0 = 0$) и электрического заряда ($q = 0$). Это означает, что он не может существовать в состоянии покоя и не отклоняется в электромагнитных полях.

Скорость. В вакууме фотон всегда движется с постоянной скоростью света, $c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с. Это максимально возможная скорость распространения взаимодействий в природе.

Энергия. Энергия фотона напрямую связана с частотой электромагнитной волны и определяется по формуле Планка: $E = hν$. Энергию также можно выразить через длину волны: $E = \frac{hc}{λ}$, где $\text{h}$ — постоянная Планка ($h \approx 6.626 \cdot 10^{-34}$ Дж·с).

Импульс. Несмотря на отсутствие массы покоя, фотон обладает импульсом. Величина импульса фотона равна $p = \frac{E}{c} = \frac{h}{λ}$. Наличие импульса у фотонов объясняет явление светового давления.

Спин. Фотон является бозоном — частицей с целым спином. Спин фотона равен 1. Это свойство определяет его поведение в ансамблях (он подчиняется статистике Бозе — Эйнштейна).

Стабильность. Фотон является стабильной частицей, то есть он не распадается самопроизвольно на другие частицы.

Переносчик взаимодействия. В квантовой электродинамике фотон является частицей-переносчиком электромагнитного взаимодействия, то есть все взаимодействия между электрически заряженными телами осуществляются путем обмена фотонами.

Ответ:

Фотон — это безмассовая ($m_0=0$) и электрически нейтральная ($q=0$) элементарная частица. Он обладает корпускулярно-волновым дуализмом, всегда движется со скоростью света $\text{c}$ в вакууме, имеет энергию $E=hν$ и импульс $p=h/λ$. Фотон является стабильным бозоном со спином 1 и служит переносчиком электромагнитного взаимодействия.