Lehekülje Footon lähteteksti vaatamine

'''Footon''' on [[elektromagnetkiirgus]]e väikseim osake ehk [[kvant]] (valguskvant). Footon on [[vaheosake]] ([[boson]] [[spinn]]iga 1), mis vahendab [[elektromagnetiline vastastikmõju|elektromagnetilist vastastikmõju]]. Footon (erinevalt näiteks [[gluuon]]ist) ise oma vahendatava vastastikmõju [[laeng]]ut ei kanna ja on elektriliselt neutraalne. Tema [[seisumass]] on 0 ning seetõttu liigub ta [[vaakum]]is alati [[valguse kiirus]]ega <math>c\!</math>. Valguse kiirus kui universaalne füüsikaline konstant ongi defineeritud footoni liikumise kiiruse kaudu vaakumis.

==Üldine kirjeldus==
Footon on [[elementaarosake]], mis [[vaheosake|vahendab]] [[elektromagnetiline vastastikmõju|elektromagnetilist vastastikmõju]]. Enamasti tähendab see, et [[elektrilaeng|elektriliselt laetud]] [[keha]]d vahetavad omavahel [[virtuaalne osake|virtuaalseid]] footoneid. Näiteks positiivselt laetud [[aatomituum]] ja negatiivselt laetud [[aatom]]i [[elektronkate]] mõjutavad teineteist virtuaalsete footonitega.

===Footonit iseloomustavad kvantarvud===

Nagu kõik teised fundamentaalsed vaheosakesed, on ka footon [[boson]] ([[spinn]]iga 1). Kui [[fermion]] [[neelamine|neelab]] footoni, siis fermioni ja footoni spinnid liituvad. Näiteks kui elektron neelab footoni, siis muutub tema spinn vastupidiseks (süsteemi summaarne spinn peab olema kõikides vastastikmõjudes jääv).

Lisaks spinnile (mis määrab ära footoni [[polarisatsioon]]i) iseloomustab footonit veel  [[lainevektor]], mis määrab ära footoni [[lainepikkus]]e ja liikumise suuna. Kõik teised footoni [[kvantarv]]ud (näiteks tema [[leptonlaeng]] ja [[barüonlaeng]]) on 0. Footon on iseenda [[antiosake]], kuid kaks footonit omavahel enamasti ei [[annihileerumine|annihileeru]], kuna nendevaheline vastastikmõju on väga nõrk. Kuna footonitel elektrilaeng puudub, siis saavad nad vastastikmõjus olla ainult virtuaalsete laetud osakeste (näiteks elektronide) silmuste kaudu.

===Footoni energia===
Footoni [[energia]] on määratud valemiga:

:<math>
E = hf = \frac{hc}{\lambda},
</math>

kus <math>E</math> on footoni energia, <math>h</math> on [[Plancki konstant]], <math>f</math> on footoni [[sagedus]] ja <math>\lambda</math> on tema [[lainepikkus]] (sagedus ja lainepikkus on teineteisega pöördvõrdelised). 

<math>E</math> tähistab footoni poolt edasi kantavat energiat. See on ühtlasi ka vähim võimalik lainepikkusega <math>\lambda \!</math> [[elektromagnetväli|elektromagnetvälja]] (ja [[elektromagnetkiirgus]]e) "portsjon", ehk [[kvant]]. Tulenevalt [[lainelis-korpuskulaarne dualism|laine-osakese dualismist]] käitub footon samaaegselt nii osakese kui [[laine]]na (täpsemalt [[lainepakett|lainepaketina]]).

Süsteem, mis [[kiirgamine|kiirgab]] footoni kaotab selle võrra energiat ning süsteem, mis [[neelamine|neelab]] footoni saab selle võrra energiat juurde. See tähendab, et kõik kehad saavad energiat ja loovutavad energiat kvanthaaval.

Footoni neelamist [[aatom]]i poolt nimetatakse ka [[fotoefekt]]iks. Sellisel juhul footon [[ergastamine|ergastab]] aatomi (aatom läheb [[ergastatud olek]]usse).

===Footoni mass===
Kuna footoni [[seisumass]] on 0, siis liigub footon alati [[valguse kiirus]]ega. Footonil on [[mass]], mis on võrdne footoni poolt edasi kantava [[energia]]ga. Kui mingi keha [[neelamine|neelab]] footoni, siis saab ta endale selle footoni energia ning selle võrra suureneb ka keha mass 

<math>m=\frac{E}{c^2}</math>

===Footoni lagunemine===
Footon ei saa laguneda, kuna puudub temast kergema seisumassiga osake. Teiseks ei saa footon laguneda ka põhjusel, et liikudes valguse kiirusega tema jaoks (vastavalt [[erirelatiivsusteooria]]le) [[aeg]] seisab. Footoni jaoks toimub kiirgumine ja neeldumine samaaegselt jätmata vahepeal võimalust lagunemiseks.

==Footoni nimetus==
[[Albert Einstein]] nimetas 1909. aastal oma teoorias footoneid '''valguskvantideks''' (''das Lichtquant''). Footoni nimetuse (tulenevalt kreekakeelsest sõnast ''φῶς'' phôs – valgus) pakkus esimesena välja füüsikakeemik [[Gilbert N. Lewis]] 1926. aastal K.uigi Lewise arendatav teooria heideti tema sisemiste mittevastavuste tõttu kiiresti kõrvale, siis nimetus "footon" sai kiiresti populaarseks.

== Välislingid ==
* [https://novaator.err.ee/260277/paikese-poorlemist-pidurdavad-selle-enda-footonid "Päikese pöörlemist pidurdavad selle enda footonid"] ERR Novaator, 14. veebruar 2017
* [https://novaator.err.ee/882108/astronoomid-arvutasid-valja-palju-leidub-universumis-valgust "Astronoomid arvutasid välja, palju leidub universumis valgust"] ERR Novaator, 4. detsember 2018

[[Kategooria:Optika]]
[[Kategooria:Elementaarosakesed]]
[[Kategooria:Kvantfüüsika]]