Brontekst bekijken van Foton

{{Zie artikel|Zie [[Foton (tractormerk)]] voor het tractormerk.}}
{{Infobox fysisch deeltje
| naam               = Foton
| afbeelding         = Standard Model of Elementary Particles-nl.png
| onderschrift       = [[Standaardmodel van de deeltjesfysica|Standaardmodel]]
| samenstelling      = [[Elementair deeltje]]
| generatie          = 
| interactiekrachten = [[Zwakke kernkracht|Zwakke]], [[elektromagnetische kracht]] en [[Zwaartekracht|gravitatiekracht]]
| symbool            = γ
| antideeltje        =
| ontdekt            =
| massa              = 0
| vervalt            =
| lading             = 0
| spin               = 1
| voetnoten          = 
}}
[[Bestand:Feynmann Diagram Coulomb.svg|thumb|[[Feynmandiagram]] van twee elektronen die elkaar afstoten doordat zij een foton uitwisselen.]]
'''Fotonen''' ([[Oudgrieks]]: {{Polytonic|φῶς}}, phōs, licht) zijn [[Elementair deeltje|elementaire deeltje]]s uit het [[standaardmodel van de deeltjesfysica]]. Ze hebben geen [[rustmassa]] en bewegen zich in vacuüm met de [[lichtsnelheid]] voort. [[Licht]], evenals alle andere [[elektromagnetische straling]], bestaat uit fotonen. Het foton is het [[IJkboson|ijkboson]] dat de [[elektromagnetische kracht]] draagt.

Afhankelijk van de gebruikte meetopstelling heeft [[straling]], in feite een vorm van [[energie]], de eigenschappen van [[Golf (natuurkunde)|golven]] of van een stroom fotonen. Dit heet de [[dualiteit van golven en deeltjes]].

Fotonen worden ook lichtdeeltjes genoemd en worden, in het bijzonder bij [[gammastraling]], met de Griekse letter {{Polytonic|γ}} ([[Gamma (letter)|gamma]]) aangeduid.

== Geschiedenis ==
Het was [[Albert Einstein]] die het [[foto-elektrisch effect]] poneerde, waarvoor hij in 1921 de Nobelprijs ontving. Fotonen verklaarden met deze theorie de verschillende energietoestanden van elektronen. Deze theorie ligt aan de basis van de werking van [[Zonnepaneel|zonnepanelen]].

Bewegende ladingen zenden fotonen uit. Volgens het [[atoommodel van Bohr]] kunnen de elektronen in een [[atoom]] zich alleen in banen bevinden op specifieke afstanden van de kern, waarin zij geen fotonen uitzenden.

== Ontstaan ==
Fotonen kunnen door een atoom worden uitgezonden, als een [[elektron]] van een [[Atoommodel van Bohr#Schillen|elektronenschil]] terugvalt naar een schil met een lagere energietoestand. De vrijkomende energie wordt daarbij in de vorm van een foton uitgezonden. Fotonen kunnen ook bij [[kernreactie]]s worden opgewekt, wanneer een kern uit een aangeslagen toestand naar een lagere energietoestand terugvalt. Fotonen kunnen ook bij de wisselwerking tussen [[Elementair deeltje|elementaire deeltjes]] of het spontane verval van één elementair deeltje naar een ander vrijkomen. Wanneer een elementair deeltje en zijn [[Antimaterie|antideeltje]] botsen, kan alle [[massa (natuurkunde)|massa]] worden omgezet in een energierijk foton, en omgekeerd.

== Licht ==
[[Licht]] is elektromagnetische straling in een frequentiebereik dat door bepaalde cellen in onze [[Menselijk oog|ogen]] kan worden waargenomen. Het kan een golfkarakter en tegelijkertijd een deeltjeskarakter hebben. Dit valt vervolgens te benaderen met de [[onzekerheidsrelatie van Heisenberg]] en het gedachte-experiment van Erwin Schrödinger, [[Schrödingers kat]].

== Snelheid ==
Lichtdeeltjes bewegen zich met de [[lichtsnelheid]] <var>c</var>, die in een [[vacuüm]] exact {{nowrap|299 792 458 [[Meter|m]]/[[Seconde|s]]}} bedraagt. Uit de [[speciale relativiteitstheorie]] volgt dat een deeltje met een [[rustmassa]] groter dan 0 nooit de lichtsnelheid kan bereiken. Een foton heeft dan ook geen rustmassa.

Een lichtdeeltje vervalt niet en is dus volkomen stabiel. Volgens de speciale relativiteitstheorie staat de lokale tijd van een lichtdeeltje stil. Een lichtdeeltje krijgt dus niet de tijd om uiteen te vallen, zelfs als het een eindige levensduur had.

== Formule van Planck ==
[[Bestand:Bohr atom model.svg|thumb|[[Atoommodel van Bohr]] van element nummer <math>Z</math>, met kernlading <math>Ze</math>, waarin een elektron van niveau 3 naar 2 terugvalt en een foton uitzendt]]
Licht met [[frequentie]] <var>ν</var> bestaat uit fotonen met [[energie]] <var>E</var>:
: <math>{E = h\nu = pc = {{hc} \over \lambda}}</math>
met ℎ, de [[constante van Planck]].

De energie van een foton wordt niet alleen in [[joule]] uitgedrukt, maar ook wel in [[elektronvolt]].

De [[hypothese van De Broglie]] kent aan een foton een [[Impuls (natuurkunde)|impuls]] toe:
: <math>{p = {{h\nu} \over c} }</math>
die ook kan worden geschreven als
: <math>{p = {h \over \lambda}} </math>.

== Breking ==
Als lichtdeeltjes zich door een transparant [[Medium (natuurkunde)|medium]] voortplanten, lijken ze langzamer te gaan dan in vacuüm. De lagere snelheid in een medium is een schijnbare snelheid. Fotonen bewegen ook tussen de atomen en moleculen van het medium met de lichtsnelheid. Als een foton een atoom raakt wordt het geabsorbeerd. Even later zendt het atoom een ander foton uit met dezelfde energie, dat zich vervolgens weer met de lichtsnelheid verplaatst. Echter, door dit oponthoud lijkt het alsof het foton zich langzamer heeft verplaatst.

Door de verschillende snelheden treedt op een grensvlak tussen twee media met verschillende brekingsindices [[lichtbreking]] plaats. De brekingsindex hangt af van de twee media en van de [[frequentie]] <var>ν</var> van de straling.

Wit licht is uit een [[spectrum]] samengesteld van verschillende frequenties, dus van verschillende [[kleur]]en. Dit spectrum kan met een [[Prisma (optica)|prisma]], door middel van [[Dispersie (natuurkunde)|dispersie]] zichtbaar worden gemaakt.

== Algemene relativiteit ==
Einsteins [[algemene relativiteitstheorie]] voorspelde dat de baan van fotonen door [[zwaartekracht]] wordt beïnvloed. Dit was destijds in 1915 volstrekt tegen de heersende opvatting in, maar werd later door waarnemingen bevestigd. Het idee dat fotonen steeds langs een rechte lijn bewegen moest worden aangepast: fotonen bewegen langs [[Geodeet (wiskunde)|geodeten]]. Dat zijn in een massaloze ruimte overigens rechte lijnen.

== Literatuur ==
* {{en}} M. Born en E. Wolf. ''Principles of optics'', 1987.
* {{en}} E. Hecht en A. Zajac. ''Optics'', 1974.
* A. Kronig. ''Leerboek der natuurkunde'', 1962.
* H. Biezeveld en L. Mathot. ''Scoop Natuurkunde voor de bovenbouw 5/6 vwo'', 1997.

{{Zusterproject
| commons     = 
| commonscat  = Photon
| wikiatlas   = 
| wikispecies = 
| wiktionary  = foton
| wikibooks   = 
| wikisource  = 
| wikiquote   = 
| wikinews    = 
| wikinewscat = 
| wikivoyage  = 
}}
{{Navigatie fysische deeltjes}}

[[Categorie:Deeltje]]
[[Categorie:Kwantummechanica]]
[[Categorie:Kwantumveldentheorie]]
[[Categorie:Natuurkunde]]
[[Categorie:Albert Einstein]]