Fotoner - partikler eller bølger? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Fotoner - partikler el...

25. november 2014

Fotoner - partikler eller bølger?

Hej Spørg om fysik
Ifølge de bøger og artikler jeg har læst, kan fotonen kun have hastigheden "c" -som altså kun kan opnås i vakuum.

Betyder det så, at når en foton kommer ind i en atmosfære, kan den ikke længere opfattes som partikel / bølgepakke, men skal opleves som bølge:

  • fordi den vil ramme et atom, eller molekyle, og derfor spredes som bølge ( ringbølge) ud fra denne?
  • eller er det trykket i vakuum, som er årsagen til fotonens eksistens?

Håber at du/I kan forstå spørgsmålet.

Bedste hilsner
T F

Du har helt ret i, at en foton bevæger sig med vakuum lyshastigheden, som er c = 299.792.458 m/s. Fotonen er den kvantepartikel, der er knyttet til elektromagnetiske bølger, så ligesom elektronen kan man opfatte fotonen både som en bølge og en partikel. Under alle omstændigheder bevæger denne bølge/partikel sig med ovennævnte lyshastighed i vakuum.

Inde i et stof derimod vil lysten/fotonen bevæge sig med en hastighed, der er c/n, hvor n er det såkaldte brydningsindeks for stoffet. Det er et tal, der altid er større end 1. Fx er brydningsindekset for glas ca. 1,5 så i glas bevæger lyset sig med en hastighed, der er ⅔ af hastigheden i vakuum. Brydningsindekset er også den parameter, der bestemmer, hvor meget en lysstråle afbøjes, når den passerer fra et stof til et andet, fx fra luft til glas (loven kaldes Snells lov, og den er grundloven for enhver optiker).

Grunden til at fotonen bevæger sig langsommere inde i et materiale er, at den hele tiden forsvinder og opstår på ny: Når en foton rammer en af stoffets elektroner, vil denne elektron absorbere fotonen og skifte orbital i et kort stykke tid, for derefter at genudsende fotonen og flytte tilbage til den oprindelig orbital. Alle disse processer forsinker fotonen i dens bevægelse, og det opleves som om den har en lavere hastighed.

Med venlig hilsen
Per Hedegaard
Malte Olsen