Fotone

Fotone Fotoni emessi nei fasci coerenti paralleli di sei laser . Proprietà generali

Classificazione	bosone
Composizione	Elementare
Gruppo	bosone di calibro
Simbolo	ɣ

Proprietà fisiche

Massa	0 (teorico) <10 −54  kg (<~ 5 × 10 −19  eV / c 2 ) (sperimentale)
Carica elettrica	0 (teorico) <1 × 10 −35  e (sperimentale)
Rotazione	1
Tutta la vita	Stabile (teorico) Non applicabile > 1 × 10 18  anni (sperimentale)

Storico

Predizione	Albert Einstein , 1905-1917
Scoperta	Arthur Compton , 1923

Il fotone è il quantum di energia associata con onde elettromagnetiche (che vanno da onde radio a raggi gamma a luce visibile ), che presenta alcune caratteristiche di un particella elementare . Nella teoria quantistica dei campi , il fotone è la particella mediatrice dell'interazione elettromagnetica . In altre parole, quando due particelle cariche elettricamente interagiscono, questa interazione si traduce da un punto di vista quantistico in uno scambio di fotoni.

L'idea di una quantificazione dell'energia trasportata dalla luce è stata sviluppata da Albert Einstein nel 1905 , dallo studio della radiazione del corpo nero di Max Planck , per spiegare l' effetto fotoelettrico che non poteva essere incluso nel quadro di un modello ondulatorio classico della luce, ma anche per coerenza teorica tra fisica statistica e fisica delle onde. La scoperta dell'effetto Compton nel 1923, che conferisce anche proprietà particellari alla luce, e l'avvento della meccanica quantistica e della dualità onda-particella portano a considerare questo quanto come una particella, denominata fotone nel 1926.

I fotoni sono “pacchetti” di energia elementare, o quanti di radiazione elettromagnetica , che vengono scambiati durante l'assorbimento o l'emissione della luce da parte della materia. Inoltre, l' energia e il momento ( pressione di radiazione ) di un'onda elettromagnetica monocromatica è un numero intero di volte quello di un fotone.

Il concetto del fotone ha dato luogo a importanti progressi nella fisica teorici e sperimentali, quali laser , condensati di Bose-Einstein , ottica quantistica , teoria dei campi, e l'interpretazione probabilistica meccanica quantistica . Il fotone è una particella di spin pari a 1, è quindi un bosone , e la sua massa sarebbe nulla o comunque inferiore a circa 5 × 10 -19 meV/ . vs2{\ stile di visualizzazione c ^ {2}}

L'energia di un fotone di luce visibile è dell'ordine di 2  eV , che è estremamente bassa: un singolo fotone è invisibile all'occhio di un animale e le solite sorgenti di radiazione ( antenne , lampade , laser , ecc.) producono molto grandi quantità di fotoni, il che spiega perché la natura "granulare" dell'energia luminosa è trascurabile in molte situazioni studiate dalla fisica. Tuttavia, è possibile produrre fotoni uno per uno attraverso i seguenti processi:

• transizione elettronica  ;
• transizione nucleare  ;
• annichilazione di coppie particella - antiparticella .

Storico

Origine del termine "fotone"

Il sostantivo maschile "fotone" ( pronunciato [fɔtɔ̃] in francese standard ) deriva da “  foto-  ” con il suffisso “  -on  ”. La base “foto-” è presa dal greco antico φῶς , φωτός ( phôs, phōtós ) che significa “luce”. Il suffisso “-on” è preso dalla desinenza di “  elettrone  ”. "Photon" designa le particelle che trasportano la luce e l'energia associata. Come troviamo nell'articolo di Albert Einstein di1905, lo scambio di energia quantificato tra luce e materia era originariamente designato con "quanto di energia" ( Energiequantum ) o "quanto luminoso" ( Lichtquant ). Troviamo una prima traccia del termine "fotone" in1916in una proposta dello psicologo e psicofisiologo americano Leonard T. Troland (1889-1932) per designare l'unità in seguito chiamata trolanda o luxon . Il termine è stato poi utilizzato nell'ambito degli studi sulla fisiologia della percezione visiva: John Joly (1857-1933) usava quindi il nome di fotone in1921, per designare l'energia corrispondente ad uno stimolo elementare che va dalla retina al cervello. Nelle sue pubblicazioni il biochimico René Wurmser (1890-1993) usava anche il termine. È stato raccolto una volta da Frithiof (Fred) Wolfers (-1971) in una nota presentata all'Accademia delle Scienze da Aimé Cotton il 26 luglio 1926 nel suo studio sui bordi sfrangiati dell'ombra di un oggetto opaco illuminato. È stato anche proposto dal chimico Gilbert N. Lewis (1875-1946) in una lettera a Nature pubblicata il 18 dicembre 1926. Fu in quel momento che il termine " fotone " fu ampiamente adottato dalla comunità scientifica.

Nella fisica delle particelle e delle alte energie, un fotone è solitamente rappresentato dal simbolo (lettera greca gamma ), in connessione con i raggi gamma scoperti nel 1900 da Paul Villard . Nel 1914, Rutherford ed Edward Andrade dimostrarono che questi raggi gamma erano effettivamente radiazioni elettromagnetiche, come la luce. γ{\ displaystyle \ gamma}

Sviluppo della nozione di "quanti di luce"

Nel corso della storia, la descrizione della luce ha seguito una curiosa oscillazione del pendolo tra una visione corpuscolare e una visione ondulatoria. Nella maggior parte delle teorie fino al XVIII °  secolo, si ritiene che la luce consiste di particelle. Sebbene i modelli ondulatori siano proposti da René Descartes (1637), Robert Hooke (1665) e Christian Huygens (1678), i modelli particellari rimangono dominanti, in parte a causa dell'influenza di Isaac Newton . Un cambiamento di paradigma avviene dalla dimostrazione dei fenomeni di interferenza e diffrazione della luce da Thomas Young e Augustin Fresnel agli inizi del XIX E  secolo, e nel 1850 i modelli di onda diventi la regola dopo l'esperimento effettuato da Léon Foucault sulla velocità di propagazione della luce. La previsione di Maxwell nel 1865 che la luce è un'onda elettromagnetica, seguita dalla conferma sperimentale di Hertz nel 1888, sembra essere un duro colpo per le teorie della luce sul corpo.

La teoria ondulatoria di Maxwell non tiene conto di tutte le proprietà della luce. Questa teoria prevede che l'energia di un'onda luminosa dipenda solo dall'ampiezza dell'onda, ma non dalla sua frequenza; tuttavia, molti esperimenti indicano che l'energia trasferita dalla luce agli atomi dipende solo dalla frequenza e non dall'ampiezza. Ad esempio, alcune reazioni chimiche sono possibili solo in presenza di un'onda luminosa di frequenza sufficiente: al di sotto di una frequenza di soglia, qualunque sia l'intensità incidente, la luce non può avviare la reazione. Allo stesso modo, nell'effetto fotoelettrico , gli elettroni vengono espulsi da una piastra metallica solo al di sopra di una certa frequenza e l'energia degli elettroni emessi dipende dalla frequenza dell'onda, e non dalla sua ampiezza. Nello stesso senso, i risultati ottenuti alla fine del XIX ° e l'inizio del XX °  secolo sulla radiazione di corpo nero sono teoricamente riprodotta da Max Planck nel 1900 assumendo che interagisce il materiale con un'onda elettromagnetica di frequenza possono solo ricevere o emettere elettromagnetico energia in pacchetti di valore ben determinato pari a - questi pacchetti essendo chiamati quanti . ν{\ displaystyle \ nu}hν{\ displaystyle h \ nu}

Poiché le equazioni di Maxwell consentono qualsiasi valore dell'energia elettromagnetica , la maggior parte dei fisici inizialmente credeva che questa quantizzazione dell'energia scambiata fosse dovuta a vincoli ancora sconosciuti sulla materia che assorbe o emette luce. Nel 1905, Einstein fu il primo a proporre che la quantificazione dell'energia sia una proprietà della luce stessa . Pur non mettendo in dubbio la validità della teoria di Maxwell, Einstein mostra che la legge di Planck e l'effetto fotoelettrico potrebbero essere spiegati se l'energia dell'onda elettromagnetica fosse localizzata in quanti puntiformi che si muovessero indipendentemente l'uno dall'altro, anche se l'onda stessa fosse continuamente estesa nello spazio. Nel suo articolo, Einstein prevede che l'energia degli elettroni emessi durante l'effetto fotoelettrico dipende linearmente dalla frequenza dell'onda. Questa forte previsione fu confermata sperimentalmente da Robert Andrews Millikan nel 1916, che gli valse - insieme ai suoi esperimenti sulle gocce cariche - il Premio Nobel 1923. Nel 1909 e nel 1916, Einstein dimostrò che, se la legge di Planck della radiazione del corpo nero è esatta, i quanti di energia devono anche portare un impulso , che li rende particelle a tutti gli effetti p=h/λ{\ displaystyle p = h / \ lambda} . L'impulso del fotone è stato dimostrato sperimentalmente da Arthur Compton , che gli è valso il Premio Nobel 1927.

Obiezioni all'ipotesi del quanto di luce

Durante tutto l'inizio del XX °  secolo, tuttavia, il concetto fotone rimane controverso, soprattutto a causa della mancanza di un formalismo di combinare fenomeni ondulatori con i fenomeni corpuscolari appena scoperto. Così nel 1913, in una lettera di raccomandazione a favore dell'ammissione di Einstein all'Accademia delle scienze prussiana, Planck scrisse:

"Non dovremmo rimproverargli che, nelle sue speculazioni, possa aver occasionalmente superato il suo obiettivo, come con la sua ipotesi di quanti di luce. "

Molti effetti che dimostrano la natura quantizzata della luce possono infatti essere spiegati anche da una teoria semiclassica, in cui la materia è quantizzata ma la luce è considerata un classico campo elettromagnetico. Tra i fenomeni che possono essere spiegati in questo modo, possiamo ad esempio citare l'esistenza di una soglia nell'effetto fotoelettrico, il rapporto tra l'energia dell'elettrone emesso e la frequenza dell'onda, il raggruppamento di fotoelettroni in un interferometro Hanbury Brown e Twiss, nonché le statistiche Poissoniane dei conti. Contrariamente alla credenza popolare, l'effetto fotoelettrico non è quindi la prova assoluta dell'esistenza del fotone (sebbene alcuni esperimenti sull'effetto fotoelettrico non possano, tuttavia, essere spiegati da una teoria semiclassica).

L'esperimento di Compton dà al fotone un'esistenza più tangibile, poiché quest'ultimo mostra che la diffusione degli elettroni da parte dei raggi X si spiega bene attribuendo al fotone il momento angolare previsto da Einstein. Questo esperimento segna una tappa decisiva, dopo la quale l'ipotesi dei quanti di luce si guadagna l'appoggio della maggioranza dei fisici. In un ultimo tentativo di salvare la variazione continua dell'energia elettromagnetica e renderla compatibile con gli esperimenti, Bohr, Kramers e Slater sviluppano un modello basato su due drastici presupposti:

• L'energia e la quantità di moto si conservano solo in media, ma non durante processi elementari come l'assorbimento e l'emissione di luce. Ciò consente di conciliare la variazione discontinua dell'energia dell'atomo con le continue variazioni dell'energia della luce;
• La causalità è abbandonata. Ad esempio, l'emissione spontanea è semplicemente un'emissione indotta da un campo elettromagnetico "virtuale".

Tuttavia, esperimenti di diffusione Compton più precisi mostrano che l'energia e la quantità di moto si conservano straordinariamente bene durante i processi elementari, e anche che il rinculo dell'elettrone e la generazione di un nuovo fotone durante la diffusione Compton obbediscono alla causalità entro 10 ps. Di conseguenza, Bohr e i suoi collaboratori danno al loro modello "un funerale il più onorevole possibile" . Sul fronte teorico, l'elettrodinamica quantistica inventata da PAM Dirac riesce a dare una teoria completa della radiazione - e degli elettroni - spiegando la dualità onda-particella . Da quel momento, e in particolare grazie all'invenzione del laser , gli esperimenti hanno sempre più confermato l'esistenza del fotone e il fallimento delle teorie semiclassiche. In particolare, è diventato possibile misurare la presenza di un fotone senza assorbirlo, dimostrando così direttamente la quantizzazione del campo elettromagnetico, tanto che la previsione di Einstein è considerata provata .

Premio Nobel in relazione al concetto di fotone

Premi Nobel assegnati in relazione alla nozione di fotone:

• 1918  : Max Planck "in riconoscimento dei servizi resi per il progresso della fisica nella scoperta dei quanti di energia"
• 1921  : Albert Einstein "per i servizi resi alla fisica teorica, in particolare per la scoperta della legge dell'effetto fotoelettrico"
• 1923  : Robert Andrews Millikan "per il suo lavoro sulle cariche elettriche elementari e sull'effetto fotoelettrico"
• 1927  : Arthur Compton "per la scoperta dell'effetto che porta il suo nome" (in comune con Charles Thomson Rees Wilson )
• 1965  : Sin-Itiro Tomonaga , Julian Schwinger e Richard Feynman "per il loro lavoro fondamentale sull'elettrodinamica quantistica, con profonde conseguenze per la fisica delle particelle elementari"
• 2005  : Roy J. Glauber “per il suo contributo alla teoria quantistica della coerenza ottica” (in comune con John Lewis Hall e Theodor W. Hänsch )
• 2012  : Serge Haroche "per i metodi che consentono la misurazione e la manipolazione di singoli sistemi quantistici" (in comune con David Wineland )

Proprietà fisiche

Caricare

Il fotone non ha carica elettrica , più precisamente gli esperimenti sono compatibili con una carica elettrica inferiore a 1 × 10 −35  e (vecchie stime massime: 5 × 10 −30  e). Un fotone ha due possibili stati di polarizzazione ed è descritto da tre parametri continui: le componenti del suo vettore d'onda , che ne determinano la lunghezza d'onda e la sua direzione di propagazione. I fotoni vengono emessi da diversi processi, ad esempio quando una carica viene accelerata, quando un atomo o un nucleo salta da un livello di alta energia a un livello inferiore, o quando una particella e la sua antiparticella si annichilano. I fotoni vengono assorbiti nel processo inverso, ad esempio nella produzione di una particella e della sua antiparticella o nelle transizioni atomiche e nucleari ad alti livelli di energia.

Massa e slancio

Un flusso di fotoni è in grado di modificare la velocità degli oggetti materiali (accelerazione di particelle, atomi, molecole, ...). La conservazione della quantità di moto implica quindi che un fotone abbia una quantità di moto diversa da zero.

Il fotone è, tuttavia, privo di massa . Gli esperimenti sono compatibili con una massa inferiore a 10 −54  kg , ovvero 5 × 10 −19  eV / c 2 (stime precedenti ponevano il limite superiore a 6 × 10 −17  eV / c 2 e 1 × 10 −18  eV / c 2 ); si assume generalmente che il fotone abbia massa nulla.

La definizione classica di quantità di moto (prodotto di massa per velocità) può quindi sembrare condurre a una contraddizione. La spiegazione è che, nel quadro relativistico, ciò che si conserva non è più strettamente parlando separatamente l'energia e la quantità di moto, ma un oggetto più astratto che li combina, il quadri-momento . In relatività ristretta, dimostriamo così che la relazione tra l'energia , la quantità di moto e la massa di una particella si scrive: (dove c è la velocità della luce nel vuoto). Quindi per un fotone di massa nulla (e quindi di velocità in tutti i sistemi di riferimento), abbiamo la semplice relazione: E = c • p (peraltro valida per qualsiasi particella senza massa); la quantità di moto p così definita (ed a parità di dove è la costante di Planck e la frequenza della radiazione elettromagnetica) si comporta come la quantità di moto classica, ad esempio nel calcolo della pressione di radiazione . Un'analisi più dettagliata di questo calcolo (e delle sue conseguenze sulla variazione della lunghezza d'onda del fotone durante un urto anelastico) può essere trovata nell'articolo Scattering Compton . E{\ stile di visualizzazione E}p{\ stile di visualizzazione p}m{\ stile di visualizzazione m}E2=vs2p2+m2vs4{\ stile di visualizzazione E ^ {2} = c ^ {2} p ^ {2} + m ^ {2} c ^ {4}}vs{\ stile di visualizzazione c}p=E/vs=hν/vs{\ stile di visualizzazione p = E / c = h \ nu / c}h{\ stile di visualizzazione h}ν{\ displaystyle \ nu}

Rotazione

Il fotone ha anche uno spin che è indipendente dalla sua frequenza, e che è uguale a 1, che permette a priori tre valori per la sua proiezione: -1, 0 e 1. Il valore 0 è però proibito dalla teoria quantistica dei campi , a causa della massa nulla del fotone. L'ampiezza dello spin è e la componente misurata nella direzione di propagazione, detta elicità , dovrebbe essere . Le due possibili eliche corrispondono ai due possibili stati di polarizzazione circolare del fotone (orario e antiorario). Come nell'elettromagnetismo classico, una polarizzazione lineare corrisponde alla sovrapposizione di due stati di elicità opposta. 2ℏ{\ displaystyle {\ sqrt {2}} \ hbar}±ℏ{\ displaystyle \ pm \ hbar}

Altre proprietà

• Il fotone è teoricamente stabile, con un limite inferiore della sua vita, determinato dal limite superiore della sua massa, di 10 18  anni.
• La luce monocromatica di frequenza è costituita da fotoni di energia E dipendenti solo da  :ν{\ displaystyle \ nu}ν{\ displaystyle \ nu}

E=ℏω=hν=hvsλ{\ displaystyle E = \ hbar \ omega = h \ nu = {\ frac {hc} {\ lambda}}}, e momento (o momento ) p  : p=ℏK{\ displaystyle \ mathbf {p} = \ hbar \ mathbf {k}}, dove ( costante di Dirac o costante di Planck ridotta ), è il vettore d'onda del fotone, di ampiezza e diretto secondo la direzione di propagazione del fotone, ed è la sua frequenza angolare . Come per altre particelle, un fotone può trovarsi in uno stato la cui energia non è ben definita, come nel caso di un pacchetto d'onde. In questo caso, lo stato del fotone può essere scomposto in una sovrapposizione di onde monocromatiche di lunghezze d'onda simili (tramite una trasformazione di Fourier ).ℏ=h/2π{\ displaystyle \ hbar = h / 2 \ pi}K{\ displaystyle \ mathbf {k}}K=2π/λ{\ displaystyle k = 2 \ pi / \ lambda}ω=2πν{\ displaystyle \ omega = 2 \ pi \ nu}

• Le formule classiche per l'energia e la quantità di moto della radiazione elettromagnetica possono essere riespresse in termini di eventi legati ai fotoni. Ad esempio, la pressione della radiazione elettromagnetica su un oggetto deriva dal trasferimento di quantità di moto di fotoni per unità di tempo e area di quell'oggetto.
• Quando si muovono nella materia, i fotoni interagiscono con le cariche elettriche presenti nel mezzo per dare origine a nuove quasi-particelle  ; quindi, in un dielettrico , un'onda di polarizzazione coesiste con l'onda elettromagnetica per dare un'onda accoppiata il cui rapporto di dispersione è diverso; quando questa onda è quantizzata , si ottengono particelle che non sono fotoni, ma polaritoni , risultanti dall'accoppiamento tra i fotoni e il campo di polarizzazione quantificato della materia. I polaritoni si muovono meno velocemente dei fotoni nel vuoto; Schematicamente, possiamo dire che il fotone si muove sempre alla stessa velocità ma che viene assorbito e riemesso, poco dopo, dagli atomi della materia, il che dà l'impressione - macroscopicamente - che la luce rallenti.
• La termodinamica permette di caratterizzare un sistema costituito da fotoni, un insieme di bosoni di cui sappiamo dare le proprietà. È il gas dei fotoni .

Caratterizzazione e unità

Il fotone può essere caratterizzato da:

• la sua frequenza   ,ν{\ displaystyle \ nu}
• la sua lunghezza d'onda   ,λ=vsν{\ displaystyle \ lambda = {\ frac {c} {\ nu}}}
• la sua pulsazione   ,ω=2πν{\ displaystyle \ omega = 2 \ pi \ nu}
• il suo numero d'onda spettroscopico     spesso espresso in   ,K=λ-1{\ displaystyle k = \ lambda ^ {- 1}}vsm-1{\ stile di visualizzazione cm ^ {- 1}}
• o la sua energia     spesso espressa in elettronvolt .hν{\ displaystyle h \ nu}

Troviamo anche l'energia ridotta da     ed espressa in   , da     ed espressa in     o adimensionale da   . hvs{\ displaystyle hc}vsm-1{\ stile di visualizzazione cm ^ {- 1}}KB{\ displaystyle k_ {B}}K{\ stile di visualizzazione K}mevs2{\ displaystyle m_ {e} c ^ {2}}

Modelli

Sfera di luce

La prima immagine che abbiamo del fotone è la "sfera di luce", la luce sarebbe composta da grani che viaggerebbero a 299.792.458  m/s ( Velocità della luce ).

In questo modello, un dato flusso di energia luminosa viene scomposto in sfere la cui energia dipende dalla lunghezza d' onda ed è uguale a h . c / λ . Quindi, per una luce monocromatica (cioè il cui spettro è ridotto ad una sola lunghezza d'onda), il flusso di energia è composto da tante sfere "morbide" se la lunghezza d'onda è grande (sul lato rosso), oppure da poche sfere "dure" perline se la lunghezza d'onda è piccola (sul lato blu) - i qualificatori "soft" e "hard" si riferiscono alla quantità di energia elettromagnetica che includono.

Se la luce è composta da più lunghezze d'onda, il flusso di energia è costituito da perline di diversa "durezza".

Questa visione, semplicistica secondo gli standard attuali, non consente una corretta spiegazione di tutte le proprietà della luce.

Dualità onda-particella

Il fotone è un concetto per spiegare le interazioni tra radiazione elettromagnetica e materia. Come per le altre particelle elementari , ha una dualità onda-particella . Possiamo solo parlare di un fotone come di una particella al momento dell'interazione. A parte ogni interazione, non sappiamo - e non possiamo sapere - quale "forma" abbia questa radiazione. Possiamo intuitivamente immaginare il fotone all'interno della struttura di questa dualità come una concentrazione puntiforme che si formerebbe solo al momento dell'interazione, per poi diffondersi e riformarsi nuovamente al momento di un'altra interazione. Non si può quindi parlare di "localizzazione" o di "traiettoria" del fotone, così come non si può parlare di "localizzazione" o di "traiettoria" di un'onda.

Infatti possiamo vedere il fotone solo come una particella quantistica, cioè un oggetto matematico definito dalla sua funzione d'onda che dà la probabilità di presenza. Generalmente avrà la forma di un pacchetto d'onda. Questa funzione d'onda e l'onda elettromagnetica classica mantengono uno stretto rapporto ma non si fondono.

Quindi, l'onda elettromagnetica, vale a dire il valore del campo elettrico e del campo magnetico in funzione del luogo e del momento ( e ), ha quindi due significati: E→(X→,t){\ displaystyle {\ vec {E}} ({\ vec {x}}, t)}B→(X→,t){\ displaystyle {\ vec {B}} ({\ vec {x}}, t)}

• macroscopico: quando il flusso di energia è sufficientemente grande, sono i campi elettrici e magnetici misurati da un dispositivo macroscopico (ad esempio un'antenna ricevente, un elettroscopio o una sonda di Hall );
• microscopico: rappresenta la probabilità della presenza di fotoni, cioè la probabilità che in un dato luogo vi sia un'interazione quantificata (cioè di una determinata energia hν ).

Note e riferimenti

Appunti

1. Un fotone nel vuoto si muove alla "  velocità della luce nel vuoto", il che implica secondo la teoria della relatività che, nel suo "frame", tutte le durate sono nulle (il che impedisce altrove di definire effettivamente un frame di riferimento allegato a un fotone).
2. materia è costituita da fermioni , come, tra gli altri, i quark da cui sono fatti i nuclei atomici , e gli elettroni ad essi collegati.

Riferimenti

1. "  Strani neutrini  ", Per la scienza , n o  431,2013, pag.  7
2. (en) C. Amsler et al. ( Particle Data Group ), "  Review of Particle Physics: Gauge and Higgs bosoni  " , Physics Letters B , vol.  667, aggiornamento parziale 2008 +2009, pag.  1 ( leggi in linea )
3. Françoise Balibar , Einstein 1905, from ether to quanta , PUF editions, 1992, ( ISBN  2-13-044298-6 )
4. “Photon” , nel Dizionario dell'Accademia di Francia , sul Centro nazionale per le risorse testuali e lessicali .
5. Definizioni lessicografiche ed etimologiche di “fotone” dalla tesoreria informatizzata della lingua francese , sul sito web del Centro nazionale per le risorse testuali e lessicali .
6. “Foto-” , nel Dizionario dell'Accademia di Francia , sul Centro nazionale per le risorse testuali e lessicali ( significato I ).
7. Definizioni lessicografiche ed etimologiche di “foto-” dal Tesoro informatizzato della lingua francese , sul sito web del Centro nazionale per le risorse testuali e lessicali .
8. Definizioni lessicografiche ed etimologiche di “-on” (significato II ) dalla tesoreria informatizzata della lingua francese , sul sito web del Centro Nazionale per le Risorse Testuale e Lessicale .
9. "  " Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt "A. Einstein, 18 marzo 1905  " ,18 marzo 1905
10. Kragh 2014 .
11. Jerrard e McNeill 1992 , sv troland, p.  170.
12. Jerrard e McNeill 1992 , sv luxon, p.  93.
13. Joly 1921 .
14. Wurmser 1925a , n.  1 , pag.  60.
15. Wurmser 1925b , p.  375.
16. Wolfers 1926 , p.  276 e 277.
17. Lewis 1926 .
18. (in) P Villard , "  Sulla riflessione e rifrazione dei raggi catodici e dei raggi deviati del radio  " , Comptes Rendus , vol.  130,1900, pag.  1010–1012.
19. (it) P Villard , "  Sulla radiazione dal radio  " , Comptes Rendus , vol.  130,1900, pag.  1178–1179 (ven)
20. (in) E Rutherford , "  La lunghezza d'onda dei raggi gamma morbidi dal radio B  " , Philosophical Magazine , vol.  27,1914, pag.  854–868.
21. René Descartes , Discorso sul metodo ,1637
22. Robert Hooke , Micrographia: o alcune descrizioni fisiologiche di corpi minuti fatte da lenti di ingrandimento con osservazioni e indagini su di esse ,1665( leggi in linea ).
23. Christian Huygens , Trattato della luce ,1678
24. Isaac Newton , Opticks , Dover Publications ,1730, 4 °  ed. , Libro II, Parte III, Proposte XII – XX; Domande 25–29  pag.
25. Jed Z. Buchwald , The Rise of the Wave Theory of Light: Optical Theory and Experiment all'inizio del XIX secolo , University of Chicago Press ,1989
26. (in) James Clerk Maxwell , "  Una teoria dinamica del campo elettromagnetico  " , Transazioni filosofiche della Royal Society di Londra , vol.  155,1865, pag.  459-512 ( leggi online [PDF] ) Questo articolo segue una presentazione di Maxwell alla Royal Society l'8 dicembre 1864.
27. (in) H Hertz , "  Über Strahlen elektrischer Kraft  " , Sitzungsberichte Preussischen der Akademie der Wissenschaften (Berlin) , vol.  1888,1888, pag.  1297–1307 (di)
28. "  Wilhelm Wien Nobel Lecture  " dell'11 dicembre 1911.
29. (in) M Planck , "  Über das Gesetz der im Energieverteilung Normalspectrum  " , Annalen der Physik , vol.  4,1901, pag.  553-563 (di)
30. "  La lezione del Nobel di Max Planck  " del 2 giugno 1920.
31. "  Lezione Nobel di Robert A. Millikan  " del 23 maggio 1924.
32. (in) A Compton , "  A Quantum Theory of the Scattering of X-rays by Light Elements  " , Physical Review , vol.  21,1923, pag.  483-502
33. (in) Anton Zeilinger , "  Il centenario quantistico  " , Nature , vol.  408,2000, pag.  639–641
34. (en) L. Mandel , “  Il caso a favore e contro la teoria semiclassica della radiazione  ” , Progresso in ottica , vol.  XIII,2000, pag.  27–68.
35. (in) N Bohr , "  The Quantum Theory of Radiation  " , Philosophical Magazine , vol.  47,1924, pag.  785-802Anche in Zeitschrift für Physik , 24 , 69 (1924).
36. A Pais , Sottile è il Signore: la scienza e la vita di Albert Einstein , Oxford University Press ,1982.
37. Questi esperimenti producono correlazioni che non possono essere spiegate da una teoria classica della luce, poiché risultano dal processo quantistico di misurazione. Nel 1974, Clauser mostrò una violazione di una classica disuguaglianza di Cauchy-Schwarz ( Phys. Rev. D 9 : 853). Nel 1977, Kimble et al hanno dimostrato un effetto di separazione dei fotoni usando un interferometro Hanbury Brown e Twiss, mentre un approccio classico mostrerebbe il raggruppamento di fotoni ( Phys. Rev. Lett. 39 : 691). Questo approccio è stato seguito anche da Grangier et al nel 1986 ( Europhys. Lett. 1 : 501). Vedi anche la discussione e le semplificazioni fatte da Thorn et al. , Am. J. Phys. 72 : 1210 (2004).
38. (in) M Brown , "  Oscillazione Quantum Rabi: un test diretto di quantizzazione di campo in una cavità  " , Phys. rev. Lett. , vol.  76,1996, pag.  1800-1803, Articolo sul sito web del Kastler Brossel Laboratory "  Elettrodinamica quantistica delle cavità  "
39. (in) S Gleyzes , "  Salti quantici di luce che registrano la nascita e la morte di un fotone in una cavità  " , Nature , vol.  446,2007, pag.  297–300.
40. "  in riconoscimento dei servizi ha reso al progresso della Fisica per la scoperta di quanti di energia  " . Fondazione Nobel, “  Il Premio Nobel per la Fisica 1918  ” (consultato il 26 dicembre 2007 ) .
41. "  Per i suoi servizi alla Fisica Teorica, e specialmente per la sua scoperta della legge dell'effetto fotoelettrico  " , Fondation Nobel, "  Il Premio Nobel per la Fisica 1921  " (consultato il 26 dicembre 2007 ) .
42. “  Per il suo lavoro sulla carica elementare dell'elettricità e sull'effetto fotoelettrico  ” , Fondazione Nobel, “  Il Premio Nobel per la Fisica 1923  ” (consultato il 26 dicembre 2007 ) .
43. "  Per la sua scoperta dell'effetto che porta il suo nome  " , Fondation Nobel, "  The Nobel Prize in Physics 1927  " (consultato il 26 dicembre 2007 ) .
44. "  Per il loro lavoro fondamentale nell'elettrodinamica quantistica, con conseguenze profonde per la fisica delle particelle elementari  " , Fondation Nobel, "  The Nobel Prize in Physics 1965  " (consultato il 26 dicembre 2007 ) .
45. “  Per il suo contributo alla teoria quantistica della coerenza ottica  ” , Fondazione Nobel, “  The Nobel Prize in Physics 2005  ” (consultato il 26 dicembre 2007 ) .
46. “  per metodi sperimentali innovativi che consentono la misurazione e la manipolazione di singoli sistemi quantistici  ” , Fondation Nobel, “  The Nobel Prize in Physics 2012  ” (consultato il 14 marzo 2018 ) .
47. Le Photon www.cnrs.fr >
48. [PDF] Libretto di fisica delle particelle
49. Questo limite deve tuttavia essere ridotto a 10 −14  eV/c 2 se i modelli galattici utilizzati si rivelano errati, vedere (en) Eric Adelberger , Gia Dvali e Andrei Gruzinov , “  Photon-Mass Bound Destroyed by Vorticis  ” , Physical Review Lettere , vol.  98, n °  1,2007, pag.  010402 ( PMID  17358459 , DOI  10.1103 / PhysRevLett.98.010402 , Bibcode  2007PhRvL..98a0402A , arXiv  hep-ph / 0306245 ) prestampa

Vedi anche

Articoli Correlati

• Elettrodinamica quantistica
• Teoria quantistica dei campi
• Ottico
• Elenco dei fenomeni ottici
• Leggero
• fotone quadrupolo

Bibliografia

Libri di divulgazione

• Richard Feynman  ; Luce e materia: una strana storia , InterEditions (1987), ( ISBN  2-7296-0154-6 ) . Ripubblicato in pocket nella raccolta Points Sciences 86, Le Seuil (1999), ( ISBN  2-02-014758-0 ) .
• Richard Kidd, James Ardini e Anatol Anton; Evoluzione del fotone moderno , American Journal of Physics 57 (1) (gennaio 1989), p.  27-35 .

Libri di riferimento

• Claude Cohen-Tannoudji , Jacques Dupont-Roc e Gilbert Grynberg, Fotoni e atomi - Introduzione all'elettrodinamica quantistica [ dettaglio delle edizioni ].

Sul concetto di "funzione d'onda" per il fotone

• Iwo Bialynicki Birula; Funzione d'onda del fotone , Progress in Optics 36 , Emil Wolf, Editor, Elsevier (1996). ArXiv: quant-ph / 0508202 .
• Felix Bussières e Y. Soudagar; Il problema della localizzazione del fotone , Seminario tenuto nell'ambito del corso "Ottica quantistica", PHS 6201, École Polytechnique de Montréal (aprile 2006). leggi in linea [PDF] .

Sull'etimo di "fotone"

• [Delavigne 2016] V. Delavigne , “La formazione del vocabolario della fisica nucleare: alcune pietre miliari” , in D. Candel e F. Gaudin ( dir. ), Aspects diachroniques du vocabulaire , Mont-Saint-Aignan, PURH , hors coll . ( N °  389)maggio 2006, 1 °  ed. , 1  vol. , 267  pag. , 16 × 24  cm ( ISBN  978-2-87775-405-7 , EAN  9782877754057 , OCLC  300346239 , avviso BnF n o  FRBNF40157350 , SUDOC  101613490 , presentazione online , leggi online ) , cap.  2 , pag.  89-107.
• [Jerrard e McNeill 1992] (en) HG Jerrard e DB McNeill , Un dizionario di unità scientifiche  : inclusi numeri e scale adimensionali , Londra, Chapman & Hall ,1992, 6 °  ed. ( 1 °  ed. 1963), 1  vol. , IX- 255  p. , 24  cm ( ISBN  0-412-46720-8 , EAN  9780412467202 , avviso BnF n o  FRBNF37435744 , DOI  10.1007 / 978-94-011-2294-8 , SUDOC  015831906 , presentazione online , leggi online ).
• [Kragh 2014] (it) H. Kragh , “  Photon  : nuova luce su un vecchio nome  ” , arXiv ,febbraio 2014, 16  pag. ( Bibcode  2014arXiv1401.0293K , arXiv  1401.0293 , riassunto , leggi online ) e le pubblicazioni citate:
  • [Joly 1921] (it) J. Joly , “  Una teoria quantistica della visione dei colori  ” , Proc. Reale Soc. Londra. B , vol.  92, n .  646,lug. 1921, artt.  n °  1, p.  219-232 ( JSTOR  80964 , Bibcode  1921RSPSB..92..219J ).
  • [Lewis 1926] (en) GN Lewis , “  La conservazione dei fotoni  ” , Nature , vol.  118, n .  2981,18 dicembre 1926, pag.  874-875 ( DOI  10.1038 / 118874a0 , Bibcode  1926Natur.118..874L , sommario ).
  • [Troland 1916] (it) LT Troland , “  Luminosità apparente  : sue condizioni e proprietà  ” , Trans. Illum. ing. Soc. , vol.  11,1916, pag.  947-975.
  • [Troland 1916] (en) LT Troland , “  La soglia di discriminazione della luminosità eterocromatica  ” , Journal of the Franklin Institute , vol.  182, n .  1,lug. 1916, pag.  112-114 ( OCLC  926985177 , DOI  10.1016 / S0016-0032 (16) 90747-6 ).
  • [Troland 1917] (en) LT Troland , "  Sulla misurazione delle intensità di stimolazione visiva  " , J. Exp. Psico. , vol.  2, n °  1,1917, pag.  1-33 ( DOI  10.1037/h0071652 ).
  • [Wurmser 1925a] R. Wurmser , “  La resa energetica della fotosintesi clorofilliana  ”, Annali di fisiologia e fisicochimica biologica , t.  Io ehm , n °  1,gennaio 1925, pag.  47-63 ( leggi online ).
  • [Wolfers 1926] F. Wolfers (presentato da A. Cotton ), “  Una probabile azione della materia sui quanti di radiazione  ”, Report settimanali delle sessioni dell'Accademia delle Scienze , t.  183,lug. - dic. 1926, pag.  276-277 ( leggi in linea ).
  • [Wurmser 1925b] R. Wurmser (presentato da J. Perrin ), “  Sull'attività di varie radiazioni nella fotosintesi  ”, Report settimanali delle sessioni dell'Accademia delle Scienze , t.  181,settembre 1925, pag.  374-376 ( leggi in linea ).
• [B. 1917] A. B. , “  Su alcuni problemi di ottica fisiologica  ”, Rassegna generale di scienze pure e applicate , t.  XXVIII , n .  9,15 maggio 1917, 1 °  parte. (“Cronaca e corrispondenza”), §  6 (“Fisiologia”), p.  262 , col.  1-2 ( leggi in linea ).

link esterno

• (it) Caratteristiche dei fotoni [PDF] ( Particle Data Group )
• Registri in dizionari o enciclopedie generali  : Encyclopædia Britannica  • Encyclopedia Treccani  • Larousse Encyclopedia  • Store norske leksikon
• Registri di autorità  :
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