(2021) Photon là gì? Ứng dụng photon trong công nghệ

0
2786

Photon là cái tên nhắc đến nhiều trong lĩnh vực hóa học và vật lý. Nó được xem hạt ánh sáng truyền trong chân và chuyển động. Vậy Photon là gì? Nó có những ưu, nhược điểm nào? Hãy cùng theo dõi bài viết đây cùng Mecsu nhé anh em!

Photon là gì?

Trong vật lý, photon vừa là hạt cơ bản vừa là hạt lượng tử trong trường điện từ và ánh sáng như nhiều bức xạ điện tử khác. Đồng thời, nó còn là hạt tải lực của lực điện từ. Các hiệu ứng của lực này có thể quan sát dễ dàng ở thang vĩ mô lẫn vi mô bởi photon không có khối lượng nghỉ và cho phép các tương tác cơ bản được xảy ra nơi có khoảng cách rất lớn.

Photon là gì

Như mọi hạt cơ bản khác, photon được mô tả bởi cơ học lượng tử và biểu hiện lưỡng tính sóng hạt và còn thể hiện tính chất giống với sóng và hạt. Ví dụ, photon có thể bị khúc xạ bởi thấu kính nào đó hay thể hiện sự giao thoa giữa sóng nhưng nó cũng biểu hiện giống như hạt khi thực hiện phép đo định lượng về động lượng của nó.

Có thể nói, khái niệm về photo đã dẫn đến những phát triển vượt bậc trong vật lý và được áp dụng trong các lĩnh vực khác như quang hóa học kính hiển vi.

Ứng dụng photon trong công nghệ

Một số ứng dụng trong công nghệ dựa trên tính chất của photo có thể giải thích theo thuyết cổ điển về ánh sáng.

#1 Laser

Laser được mô tả ở trên với phát xạ kích thích và là ứng dụng cực kỳ quan trọng.

Ứng dụng photon trong công nghệ

#2 Hiệu ứng quang điện

Hiệu ứng quang điện là khi photon tiếp xúc với bề mặt kim loại và electron bị bật ra, làm phát ra một luồng các electron khổng lồ trong ống nhân quang điện. Các ống nhân sẽ hoạt động dựa trên hiệu ứng này để xác định phương pháp photon độc thân.

#3 Chip CCD

Các chip CCD sử dụng hiệu ứng như trên chất bán dẫn khi một photon tới làm sinh ra điện tích trên tụ điện vi mô để từ đó có thể ghi lại. Chẳng hạn như máy đếm Geiger dùng khả năng photon gây ion hóa các phân tử khí, dẫn đến việc hình thành dòng điện mà máy đo được.

Nhằm tính toán sự thay đổi năng lượng từ sự hấp thụ một photon hay tiên đoán tần số phát ra trong quá trình dịch chuyển năng lượng cụ thể, các nhà khoa học thường áp dụng công thức: Planck E=nhu. Ví dụ như là phổ phát xạ của đèn huỳnh quang.

Phổ phát xạ của đèn huỳnh quang

#4 Kính hiển vi

Để có được kính hiển vi có độ phân giải cao, cần phải có hai photon mới làm xảy ra sự dịch chuyển năng lượng hơn là một. Do các mẫu quan sát chỉ hấp thụ năng lượng trong vùng có hai chùm sáng khác màu chồng lên nhau và cho phép thể tích bị kích thích nhỏ hơn nếu chỉ sử dụng một chùm sáng. Cùng với đó, các photon này sẽ giảm thiểu việc phá hiểu mẫu vật.

Hai quá trình chuyển dịch năng lượng có thể xảy ra cho hai hệ khi một hệ hấp thụ một photon và hệ khác sẽ lấy năng lượng kích thích rồi tái phát ra một photon có tần số khác biệt. Có thể nói đây là cơ chế của hiện tượng truyền năng lượng cộng hưởng huỳnh quang.

#5 Công nghệ quang tử học

Trong một vài phần cứng sẽ phát số ngẫu nhiên đòi hỏi sự xác định một photon độc thân. Thí dụ, mỗi bit trong dãy ngẫu nhiên được tạo ra bằng cách gửi một photon đến bộ tách chùm. Ở trường hợp này có hai kết quả với xác suất bằng nhau. Trong khi đó, kết quả thực tế sử dụng để xác định bit tiếp theo trong dãy “0” hoặc “1”.

Suy ra, công nghệ này được gọi là “Quang tử học”.

Các nhà vật lý nào đã hỗ trợ phát hiện ra photon?

Đây được xem là một cuộc nghiên cứu không hề dễ, nhờ các nhà khoa học vật lý mà ánh sáng được biết đến là hạt chứ không phải sóng.

Einstein dựa vào Max Planck để đưa ra lý thuyết của mình. Ông đã phải phân tích mọi khía cạnh của ánh sáng và xác định chúng bằng phương trình Maxwell. Đồng thời vấn mà Einstein không thể giải quyết được đó là “Ánh sáng tại sao chiếu vào vật thể lại hình thành được các nhóm năng lượng nhỏ?”

Các nhà vật lý hỗ trợ phát hiện ra photon

Khi ông đưa ra một lý thuyết khác, nó phải được thử nghiệm và thông qua hiệu ứng Compton để biết rằng giả thuyết ánh sáng gồm có các photon là đúng. Điều này được phát hiện muộn hơn khi nhà vật lý Gilbert Lewis thay đổi giá trị của lượng tử ánh sáng trên mỗi photon vào năm 1926.

Sau khi tìm hiểu về “Photon là gì và chúng được ứng dụng như thế nào?” hy vọng đây sẽ là thông tin bổ ích có thể giúp các anh em trong công việc. Nếu còn thắc mắc gì thì đừng ngại bình luận dưới bài viết này nhé.

* Bài viết này tham khảo tại nguồn RoboconRenovablesverdes

Mecsu Blog

Subscribe
Notify of
0 Bình luận
Inline Feedbacks
View all comments