Fotone

fotoni sono particelle elementari, quanti di energia elettromagnetica indivisibili, che possono essere visti come particelle quantistiche con massa a riposo nulla, prive di carica elettrica, vita infinita, spin uguale a uno e velocità di propagazione \(c\) pari a quella della luce, con lunghezza d’onda \(\lambda\) inversamente proporzionale alla frequenza e quindi variabile con la sua energia.

Fu ipotizzato da Albert Einstein per spiegare l’emissione fotoelettrica che non era completamente giustificabile con la teoria ondulatoria. Egli pensò che l’energia di una radiazione non c’è distribuisse che modo uniforme lungo tutto il fronte d’onda, ma si propagasse localizzata in quanti di energia; in tal modo una radiazione si comporta come un fascio di particelle.

Ogni fotone possiede una quantità di energia non costante, ma proporzionale alla frequenza di oscillazione \(\nu\) pari a:

\[E=h\nu\]

dove \(h\) è un quanto di azione, o costante di Planck. Ogni radiazione viene quindi ad assumere una duplice natura ondulatoria-corpuscolare (principio di complementarità). 

Il fotone possiede una quantità di moto pari a:

\[p=\dfrac{h\nu}{c}\]

La scoperta del fotone fu di importanza fondamentale nella fisica moderna e contribuì a spiegare molti fenomeni (oltre all’emissione foto elettrica, anche l’effetto Compton, le trasmissioni o salti di un elettrone atomico tra diversi livelli energetici, le reazioni fotochimiche, eccetera).