Le photon est un type de particule élémentaire qui transporte toutes les formes d'ondes électromagnétiques. Ces types de rayonnement comprennent les rayons X, les rayons gamma, les photons de la lumière visible, la lumière infrarouge, les ondes radio et les micro-ondes.
Plus précisément, la définition d'un photon (représenté par le symbole γ) nous dit que : “Un photon est le quantum d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique, émis ou absorbé par la matière.”
Le nom photon vient du grec et signifie lumière.
Ces particules fondamentales sont stables, elles n'ont pas de charge électrique, donc elles n'ont pas de courant, et pas de champ magnétique (ni de champ électrique). En plus, elles ont masse nulle et se déplacent à la vitesse de la lumière dans le vide.
Quelle est l'énergie d'un photon ?
L'énergie du photon correspond à l'énergie portée par un seul photon. Cette énergie dépend de la fréquence électromagnétique et de la longueur d'onde. Par conséquent, l'énergie augmente avec l'augmentation de la fréquence et de la longueur d'onde du photon.
Les unités les plus couramment utilisées pour indiquer l'énergie de ces particules sont l'électron-volt (eV) et le joule (J). Un joule est égal à 6,24 × 1018 eV.
Le rôle des photos avec l'énergie photovoltaïque
Ces particules fondamentales ont de nombreuses applications en technologie, par exemple, l'obtention d' énergie électrique avec des panneaux solaires photovoltaïques.
L'impact des photons contenues dans un rayon lumineux donné sur la surface d'un panneau solaire provoque la libération d'électrons des matériaux semi-conducteurs par effet photovoltaïque.
La somme de ce mouvement des charges donne naissance à un courant continu.
Le photon se comporte comme une onde et comme une particule
Comme toutes les particules élémentaires, les photons sont expliqués par la physique quantique. Cependant, ils présentent une dualité onde-particule, c'est-à-dire qu'ils présentent simultanément des propriétés d'onde et de particule.
C'est la particule qui décrit les excitations élémentaires du champ électromagnétique quantifié.
La dualité onde-corpuscule signifie que d'une part, il se comporte comme une onde dans des phénomènes tels que la réfraction. D'autre part, il se comporte également comme une particule lorsqu'il interagit avec la matière pour transférer une quantité fixe d'énergie.
Quand le concept de photon est-il apparu pour la première fois ?
Dans la plupart des théories jusqu'aux XVIIe et XVIIIe siècles, la lumière était considérée comme constituée de particules. Cependant, comme les modèles de particules ne pouvaient pas expliquer certains phénomènes, certains scientifiques ont proposé des théories ondulatoires pour la lumière.
Le concept moderne du photon a été progressivement développé par Albert Einstein au début du XXe siècle. Ce concept a été utilisé pour expliquer les observations expérimentales qui n'étaient pas d'accord avec le modèle classique de la lumière en tant qu'onde électromagnétique.
Le concept moderne du photon a été progressivement développé par Albert Einstein au début du 20e siècle. Ce concept a été utilisé pour expliquer des observations expérimentales qui n'étaient pas en accord avec le modèle classique de la lumière en tant qu'onde électromagnétique.
Le modèle photonique était au carré du fait que l'énergie de la lumière dépendait de sa fréquence. Il a expliqué la capacité de la matière et du rayonnement électromagnétique à être en équilibre thermique. En outre, le modèle photonique a également expliqué certaines observations anormales telles que le rayonnement du corps noir.
Dans le modèle de Planck, la lumière était décrite par les équations de Maxwell, mais les objets matériels qui émettent et absorbent la lumière le faisaient dans des paquets d'énergie discrets.
La théorie ondulatoire de Maxwell ne rend cependant pas compte de toutes les propriétés de la lumière. Cette théorie prédit que l'énergie d'une onde lumineuse dépend seulement de l'amplitude de l'onde, mais pas de sa fréquence.
Toutefois, plusieurs expériences ultérieures valident l'hypothèse d'Einstein selon laquelle la lumière elle-même est quantifiée.
En 1926, le physicien optique Frithiof Wolfers et le chimiste Gilbert N. Lewis ont inventé le terme « photon » pour ces particules.
