Photon

Photonen sind masselose Elementarteilchen, die als Quanten die Grundlage der elektromagnetischen Strahlung bilden.

Licht breitet sich wie eine Welle aus, die Emission (Entstehung) oder Absorption (Vernichtung) von Licht erfolgt jedoch in kleinen Portionen (Welle-Teilchen-Dualismus). Aufgrund dessen werden die bei Emission oder Absorption auftretenden Lichtquanten als Photonen bezeichnet. Jede elektromagnetische Strahlung ist in Photonen quantisiert. Somit ist die kleinste Menge an elektromagnetischer Strahlung ein Photon. Die Erzeugung eines Photons erfolgt meist durch Übergänge (Quantensprünge) von Elektronen zwischen verschiedenen Zuständen, kommt aber auch bei nuklearen Übergängen, Teilchen-Antiteilchen-Annihilation oder durch Fluktuation in einem elektromagnetischem Feld vor.

Photonen haben folgenden Eigenschaften:

• Bewegung mit Lichtgeschwindigkeit (c). In Ruhe existieren Photonen nicht. Sie haben die Ruhemasse 0.
• Photonen haben eine unendlich lange Lebensdauer, können aber durch physikalische Prozesse erzeugt oder vernichtet werden.
• Die Energie eines Photons ist proportional der Frequenz der Lichtwelle (E= h.v)

Wenn ein Photon mit Materie interagiert, können je nach Energie verschiedene Effekte beobachtet werden:

• Anregung von Elektronen: <1ev
• Photoeffekt: 1ev bis 100keV
• Compton-Effekt: 50 keV bis 1MeV
• Paarbildung: 1,022 bis 6 MeV
• Kernphotoeffekt: 2,18-16 MeV
• Photodesintegration: >16MeV