img
DaiaSolar

Photon là gì?

Photon là gì?
img
Admin
10 Thg2 2021

Photon là gì? Một câu hỏi đi khá sâu vào vấn đề chuyên môn khoa học - vật lý lượng tử. Thế nhưng đây cũng là một vấn đề liên quan khá mật thiết đến ánh sáng nói chung và ánh sáng mặt trời nói riêng. 

Vậy nó là gì? Những vấn đề xoay quanh hạt ánh sáng này là gì?

Dưới đây, Daia Solar sẽ cung cấp cho độc giả những thông tin chính xác và ngắn gọn, dễ hiểu nhất về loại hạt này.

Photon là gì?

Một Photon là một hạt ánh sáng, về cơ bản là một gói bức xạ điện từ. Năng lượng của photon phụ thuộc vào tần số của nó (tốc độ chuyển động của điện trường và từ trường). Tần số càng cao, năng lượng của photon càng nhiều. 

Tất nhiên, một chùm ánh sáng có nhiều photon. Điều này có nghĩa là loại ánh sáng có cường độ cao (nhiều photon, với năng lượng thấp hơn một chút) có thể truyền nhiều năng lượng hơn đến một khu vực nhất định hơn ánh sáng có cường độ thấp hơn (ít photon hơn với năng lượng cao hơn).

Theo lý thuyết lượng tử ánh sáng của Einstein, ông đã chứng minh rằng ánh sáng là một dòng các photon, năng lượng của các photon này là độ cao của tần số dao động của chúng, và cường độ của ánh sáng tương ứng với số lượng photon. Về cơ bản, ông giải thích làm thế nào một dòng photon có thể hoạt động.

Thuộc tính cơ bản của photon

Những tính chất cơ bản của photon là:

  • Chúng có khối lượng bằng không và năng lượng nghỉ (một đại lượng trong Vật lý học). Chúng chỉ tồn tại dưới dạng các hạt chuyển động.
  • Chúng là các hạt cơ bản mặc dù thiếu khối lượng nghỉ.
  • Chúng không có điện tích.
  • Chúng ổn định.
  • Chúng là các hạt spin-1 (hạt vật chất) tạo nên chúng là boson (một loại hạt năng lượng trong tự nhiên).
  • Chúng mang theo năng lượng và động lượng phụ thuộc vào tần số.
  • Chúng có thể có tương tác với các hạt khác như electron, chẳng hạn như hiệu ứng Compton (hiệu ứng tán xạ quan trọng trong Vật lý).
  • Chúng có thể bị phá hủy hoặc tạo ra bởi nhiều quá trình trong tự nhiên, ví dụ như khi bức xạ được hấp thụ hoặc phát ra.
  • Khi ở trong không gian trống, không có vật cản, chúng di chuyển với tốc độ ánh sáng. 
  • Các photon luôn chuyển động và trong chân không, chúng truyền với tốc độ không đổi là 2,998 x 108 m / s.

Phương trình năng lượng của photon

Tốc độ ánh sáng (c) trong chân không là không đổi. Điều này có nghĩa là các photon năng lượng cao hơn (tần số cao) như tia X và tia gamma di chuyển với tốc độ chính xác như các photon năng lượng thấp hơn (tần số thấp), giống như các photon trong tia hồng ngoại. Khi tần số của một photon tăng lên, bước sóng (λ) giảm xuống, và khi tần số đi xuống, bước sóng tăng lên. Phương trình liên hệ giữa ba đại lượng này với photon là: c = λf. 

Vì bước sóng và tần số được xác định bởi nhau, nên phương trình năng lượng chứa trong một photon có thể được viết theo hai cách khác nhau:

E = hf hoặc E = hcλ

  • E = năng lượng của photon
  • h = hằng số Planck (6.62606957 (29) × 10-34 J · s)
  • f = tần số photon
  • λ = bước sóng photon
  • c = tốc độ ánh sáng 

Khám phá khoa học về Photon

Một trong những khám phá mới lạ nhất của cơ học lượng tử là ánh sáng và các hạt nhỏ khác, như photon, là sóng hay hạt phụ thuộc trực tiếp vào loại thí nghiệm đo lường chúng. Ví dụ như khi ánh sáng đi qua lăng kính, chúng sẽ lan truyền theo bước sóng.

Ngược lại, khi chiếu ánh sáng vào kim loại, nó sẽ thể hiện hạt bản chất của nó, nơi chỉ có các photon có nhiều hơn một lượng điện tử giải phóng năng lượng cụ thể.

Thí nghiệm này, được gọi là hiệu ứng quang điện, là thứ đã mang về cho nhà vật lý học Albert Einstein giải Nobel. Các photon không đủ năng lượng có thể va vào kim loại, nhưng sẽ không làm bay bất kỳ electron nào. Tuy nhiên, các photon vượt quá ngưỡng năng lượng thường sẽ làm các electron trở nên lỏng lẻo, khi năng lượng của photon trở nên lớn hơn nhiều so với mức cần thiết, khả năng nó đẩy ra một electron sẽ giảm đi. 

Do đó, một chùm ánh sáng tím có tổng năng lượng thấp có thể phóng các electron ra khỏi một kim loại cụ thể, trong khi chùm tia đỏ năng lượng cao không thể phóng ra dù chỉ một electron. 

Khám phá này là nguyên nhân dẫn đến cuộc cách mạng lượng tử trong vật lý. Vật lý cổ điển và trực giác đều kết luận sai rằng tổng năng lượng của chùm tia sẽ là yếu tố quan trọng nhất trong việc phóng ra các electron.

Photon và năng lượng mặt trời

Tìm hiểu photon là gì sẽ giúp bạn hiểu được nguyên lý hoạt động của hệ thống pin mặt trời.

Pin mặt trời chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, sử dụng năng lượng từ sự di chuyển của các photon để tạo ra dòng điện trong tấm pin mặt trời.

Một photon là loại hạt cơ bản bao gồm bức xạ điện từ như ánh sáng mặt trời. Mặt trời là một nguồn năng lượng vô tận, chúng ta phải thừa nhận rằng tiềm năng của “những món quà” photon này là rất lớn. Nguồn năng lượng này tồn tại lâu hơn rất nhiều so với khí đốt, dầu mỏ hoặc than đá. Theo ước tính hiện tại, nó sẽ không cạn kiệt trong ít nhất 5 tỷ năm nữa. 

Phải mất khoảng tám phút để một photon để đi khoảng 93.000.000 dặm (150 triệu km) từ mặt trời đến trái đất chúng ta.

Các photon được gửi trực tiếp đến trái đất mà không cần bất kỳ điều kiện nào. Tiếp xúc với nhiệt và ánh sáng, các tấm pin mặt trời tiếp nhận và thực hiện quá trình sản sinh năng lượng. Các electron được kích thích đủ để dẫn điện. Điện này sau đó được thu nhận trong các ắc-quy lưu trữ mà chúng ta thường gọi là pin và phục vụ cho nhu cầu sử dụng của con người.

Bài viết trên đã trả lời cho độc giả câu hỏi Photon là gì? Qua đó cung cấp những thông tin về những vấn đề xoay quanh chủ đề hạt Photon và sự liên hệ với điện mặt trời. Để biết thêm thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ công ty Daia Solar để nhận được sự tư vấn và những sản phẩm tốt nhất về điện mặt trời.

Tags: Photon là gì? hạt ánh sáng hạt photon tốc độ ánh sáng
cmtfb

Dự án gần đây

img
Tòa xanh mọc thế cây xanh
Tìm hiểu thêm
img
Tiên phong lắp pin mặt trời thay thế mái tôn
Tìm hiểu thêm