فوټون

فوټون (د لرغوني یونان له φῶς، φωτός (phôs، phōtós) یا «نور» څخه اخیستل شوې) د الکترومقناطیسي میدان کوانټم یا بنسټیزه ذره ده چې الکترومقناطیسي وړانګې لکه نور او راډیويي څپې په کې شاملېږي او الکترومقناطیسي قوه لېږدوي. فوټون حجم نه لري، له همدې امله تل په خلا کې دنور په سرعت m/s ۲۹۹۷۹۲۴۵۸ ( یا تقریبا ۱۸۶۲۸۲ مایله په ثانیه) کې حرکت کوي. فوټون د بوزونونو ډلې ته اړوندېږي. 

د ټولو بنسټیزو ذراتو په څېر اوس مهال فوټون د کوانټمي میخانیک په مرسته په تر ټولو ښه توګه توضیح کېږي چې د څپې – ذرې دوه ګونی توب څرګندوي ځکه د څپو او ذراتو دواړو ځانګړنې لري. د فوټون معاصر مفهوم د شلمې پېړۍ په لومړیو دوه لسیزو کې د البرټ انشټاین له کار څخه سرچینه اخلي چې د ماکس پلانک د څېړنو پر بنسټ و. په داسې حال کې چې پلانک هڅه کوله واضحه کړي چې څه ډول ماده او الکترومقناطیسي وړانګې کېدلای شي په حرارتي تعادل کې له یو بل سره وي، وړاندیز یې وکړ چې په یو مادي جسم کې زېرمه شوې انرژي باید له یوبل څخه د جلا او یوې اندازې لرونکو ټوټو څخه جوړه شوې وي. انشټین د فوټوالکټریک اغېز د تشریح کولو په موخه دغه نظریه وړاندې کړه چې نور/رڼا په خپله د انرژي له جلا واحدونو څخه جوړ شوی دی. په ۱۹۲۶ زکال کې ګیلبرت ان لوئیس د فوټون اصطلاح د انرژي د واحدونو لپاره رواجه کړه. ورپسې ګن شمېر نورو ازموینو د انشټین تګلاره تائید کړه. 

د ذروي فزیک په معیاري ماډل کې فوټون او نور بنسټیز ذرات د فزیکي قوانینو د ضروري پایلو په توګه ګڼل کېږي چې د فضايي مهال په هره نقطه کې یو بل ته ځانګړی نږديوالی لري. د ذراتو ذاتي ځانګړنې لکه چارج، حجم او څرخ د مقیاسي نظریې له مخې ټاکل کېږي. د فوټون مفهوم د تجربوي او نظري فزیک په برخه کې چې لیزر، بوز – انشټین تراکم، د کوانټمي میدان نظریه او د کوانټمي میخانیک احتمالي تفسیر په کې شاملېږي د یو لړ مهمو پراختیاوو لامل ګرځېدلی. همدارنګه له دغو څخه په فوټو کیمیا، لوړ کیفیت لرونکې مایکروسکوفي او د مالیکولي فاصلو د اندازه کولو په موخه ګټنه کېږي. له دې سربېره فوټونونه د کوانټمي کمپیوټرونو د عناصرو په توګه د نوري انځور اخیستنې او نوري اړیکو لکه کوانټمي کریپټوګرافي په موخه تر څېړنې لاندې نیول شوي.

 تاریخي وده 
تر اتلسمې پېړۍ پورې په ډېری نظریاتو کې نور له ذراتو څخه جوړ شوی انګېرل کېده. له دې امله چې ذروي ماډل نشو کولای په آسانۍ سره د نور انکسار، خپرېدل او د هغو د انکسار ضریب توضیح کړي، د رنه ډکارت (۱۶۳۷ زکال) رابرت هوک (۱۶۶۵ زکال) او کریسټیان هویګنس (۱۶۷۸ زکال) له خوا د موجي نور نظریې وړاندې شوې. له دې سره ذروي ماډل تر ډېره پورې د اسحاق نیوټن د اغېز له امله غالب پاتې شو. د نوولسمې پېړۍ په لومړیو کې توماس یانګ او اګوست فرنل په واضحه توګه د نور تداخل او خپراوی تشرېح کړ او تر ۱۸۵۰ زکال پورې موجي ماډل په بشپړه توګه ومنل شو. په ۱۸۶۵ زکال کې د جیمز کلارک ماکسویل وړاندوینه چې نور یې الکترومقناطیسي موج بللی و په ۱۸۸۸ زکال کې په تجربي ډول د هاینریش هرتز له خوا د راډیويي امواجو په تشخیص سره تائید شوه – هغه چې ښکاري د نور په ذروي موډل وروستی ګذار و. . An English translation is available from Project Gutenberg This article followed a presentation by Maxwell on 8 December 1864 to the Royal Society.

له دې سره د ماکسویل موجي نظریې د نور ټولې ځانګړنې په ځان کې نه وې رانغاړلې. دغې نظریې څرګندوله چې د یو نوري موج انرژي یوازې د هغو شدت ته اړوندېږي، نه یې فریکونسي ته؛ خو سربېره پردې څو ډوله خپلواکو څېړنو وښوودله چې د اتومونو له لارې د نور په واسطه لېږل شوې انرژي یوازې د نور فریکونسي ته اړوندېږي نه د هغو شدت ته. د بېلګې په توګه یو شمېر کیمیاوي غبرګونونه یوازې د لوړې فریکونسي لرونکي نور په واسطه په ځانګړي چاپېریال کې په حرکت راځی؛ د لږ فریکونسي لرونکی نور هر څومره چې تېز هم وي غبرګون نه رامنځته کوي. ورته ډول په یوې فلزي پاڼې باندې د پوره فریکانس لرونکي نور په اچولو باندې الکترونونه تېرېدلی شي (فوټوالکټریک اغېز)؛ د وتلي الکترون انرژي یوازې د نور فریکونسي ته اړوندېږي نه د هغو شدت ته. "Frequency-dependence of luminiscence" pp. 276ff., §1.4 "photoelectric effect" in 

ورته مهال د څلور لسیزو (۱۸۶۰- ۱۹۰۰ زکال) په اوږدو کې د بېلابېلو څېړونکو له خوا د تور جسم په وړانګو باندې څېړنې د ماکس پلانک په فرضیې سره پای ته ورسېدې. د دغې فرضیې له مخې د هر هغه سیسټم انرژي چې د فریکونسي ν الکترومقناطیسي وړانګې جذب یا منعکس کوي د یو کوانټم انرژي صحیح ضریب E = hν  رامنځته کوي. هماغه ډول چې د البرټ انشټین له خوا ښوول شوې، د انرژي کوانټیزاسیون باید د مادې او الکترومقناطیسي وړانګو د حرارتي تعادل په توګه فرض شي؛ د فوټوالکټریک اغېز دغه توضیح د دې لامل وګرځېده څو انشټاین د فزیک په برخه کې د ۱۹۲۱ زکال د نوبل جایزه وګټي.  English translation. An English translation is available from Wikisource.Presentation speech by Svante Arrhenius for the 1921 Nobel Prize in Physics, December 10, 1922. Online text from [nobelprize.org], The Nobel Foundation 2008. Access date 2008-12-05.

له دې امله چې د ماکسویل د نور نظریه د الکټرومقناطیسي وړانګو ټولې انرژۍ مجاز کوي، ډیرو فزیک پوهانو په پیل کې فرض کړه چې د انرژي کوانټیزکېدل په ماده کې د یو ناپېژندل شوي محدودیت څخه سرچینه اخلي چې وړانګې جذب او یا هم بېرته منعکس کوي. په ۱۹۰۵ زکال کې انشټین لومړنی کس و چې څرګنده یې کړه د انرژي کوانټیز کېدل د الکترومقناطیسي وړانګو له ځانګړنو څخه ده. په داسې حال چې نوموړي د ماکسویل د نظریې اعتبار ومانه خو څرګنده یې کړه چې ډېری داسې غیرعادي ازموینې توضیح کولای شي چې د ماکسویل د نور د موج انرژي په ټکي ډوله کوانټمونو باندې اړوي چې له یوبل څخه جلا حرکت کوي آن که چېرې موج په فضا کې په دوامداره توګه خپور شي. په ۱۹۰۹ او ۱۹۱۶ زکلونو کې انشټین څرګنده کړه چې که چېرې د تور جسم په اړه د پلانک قانون ومنل شي د انرژي کوانټمونه باید له ځانه سره p =  h / λ   مومنټم ولري او هغه په کاملو ذراتو واړوي. د فوټون دغه مومنټم په تجربي ډول د آرتور کامپتون له خوا مشاهده شو او له امله یې د ۱۹۲۷ زکال د نوبل جایزه وګټله. له دې وروسته اساسي پوښتنه دا وه چې څه ډول کېدای شي د ماکسول د نور موجي نظریه د هغو له ذروي مشاهده شوي ماهیت سره یو ځای شي؟ د دغې پوښتنې ځواب البرټ انشټین د خپل ژوند تر پایه مشغول کړ چې بیا د کوانټمي الکټروډینمایک او د هغو د ځای نیونکي سټنډرډ ماډل په واسطه حل شو.  Also Physikalische Zeitschrift, 18, 121–128 (1917). 

په ۱۹۰۵ زکال کې د البرټ انشټین وړاندوینې د شلمې پېړۍ په لومړیو دوو لسیزو کې په بېلابېلو ډولونو سره تائید شوې، هماغه ډول چې رابرټ میلیکان د نوبل په وینا کې هغه بیان کړې. خو له دې سره وړاندې له دې چې د کامپتون ازموینه وښيي چې فوټونونه د خپل موج د شمېر سره په تناسب مومنټم لري (۱۹۲۲ زکال)، ګڼ شمېر فزیک پوهانو له دغه باور سره لیوالتیا نه لرله چې الکترومقناطیسي وړانګې دې په خپل ذات کې ذروي وي. پر ځای یې دغه عمومي باور شتون درلود چې د انرژي کوانټیزه کېدل په ماده کې له یو شمېر هغو نه پېژندل شوو محدودیتونو سرچینه اخلي چې وړانګې جذب او یا هم منعکس کوي. دغه لیدلورو د وخت په تېرېدو سره بدلون وکړ. دغه بدلونونه په یو شمېر ازموینو لکه د کامپتون د نشرېدو په ازموینه کې څرګند شول، هغه چې د توضیح په موخه یې پایلې مشاهده شوې، خو دا ستونزمنه وه چې د نور کوانټیزه کېدلو ته دې یې نسبت ورکړل شي. 

 سرچينې