Visa källa för Foton

{{För|fordonstillverkaren|Foton (fordonstillverkare)}}

{{Faktamall partikel
|namn                           = Foton
|bild                           = LASER.jpg
|bildtext                       = Fotoner emitterade genom laserstrålar.
|grundläggande_egenskaper_ref   =
|symbol                         = γ
|alternativnamn                 = 
|klassifikation                 = [[Elementarpartikel]]<br>[[Boson]]<br>[[Gaugeboson]]
|sammansättning                 = 
|kvarkbild                      = 
|statistik                      = 
|generation                     = 
|växelverkan                    = [[Elektromagnetisk]]
|status                         = 
|partikel                       = 
|antipartikel                   = 
|typer                          = 
|historia_ref                   = 
|teoretiserad                   = [[Albert Einstein]]<ref name="ne foton"/>
|upptäckt                       = [[Arthur Compton]]<ref name="ne foton"/><ref name="cox quantum"/>
|fysikaliska_egenskaper_ref     =
|laddning                       = 0
|massa                          = 0
|medellivslängd                 = 
|sönderfaller_med               = 
|sönderfaller_till              = 
|kärnradie                      = 
|elektriskt_dipolmoment         = 
|elektrisk_polariserbarhet      = 
|magnetiskt_moment              = 
|magnetisk_polariserbarhet      = 
|färgladdning                   = 
|spinn                          = 1
|spinntillstånd                 = 
|leptontal                      = 
|baryontal                      = 
|särarom                        = 
|charmarom                      = 
|bottenarom                     = 
|topparom                       = 
|isospinn                       = 
|svagt_isospinn                 = 
|svag_isospinnsprojektion       = 
|hyperladdning                  = 
|svag_hyperladdning             = 
|kiralitet                      = 
|BL                             = 
|X                              = 
|paritet                        = 
|g-paritet                      = 
|c-paritet                      = 
|r-paritet                      = 
|kondenserad                    = 
|g-faktor                       = 
|comptonspridning               = 
|gyromagnetisk_kvot             = 
}}

'''Foton''' /''fot'ån/''  ([[Internationella fonetiska alfabetet|IPA]]: [fʊˈtoːn]) (från {{lang-gr|φως}} (''phos''), ljus) är det [[elektromagnetism|elektromagnetiska]] fältets [[energi]]kvantum, den minsta energimängd som kan överföras av [[elektromagnetisk strålning]].

== Historia ==
Teorin att elektromagnetisk strålning, som till exempel synligt [[ljus]], inte bara kan betraktas som elektromagnetiska vågor, utan även kan beskrivas som uppdelad i energikvanta, som små energipaket, beskrevs 1905 av [[Albert Einstein]].<ref name="ne foton"/> I en serie experiment under 1923–1925 lyckades sedan ett forskarlag med [[Arthur Compton]] i spetsen påvisa dessa kvanta, och att de kunde beskrivas som elementarpartiklar med rörelsemängd.<ref name="ne foton"/><ref name="cox quantum"/> År 1926 gavs denna partikel namnet ''foton''.<ref name="cox quantum"/>

== Egenskaper ==
Ljus har, liksom annan elektromagnetisk strålning, enligt kvantteorin såväl [[Våg-partikeldualitet|våg- som partikelegenskaper]]. Vågegenskaperna märks när det passerar ett [[diffraktionsgitter|gitter]], eftersom det då uppvisar [[Interferens (vågrörelse)|interferens]]. Partikelegenskaper märks i den [[fotoelektrisk effekt|fotoelektriska effekten]]. Fotonen beskrivs ibland därför som ett ''vågpaket''. Fotonen är också en [[elementarpartikel]] av typen [[boson]] och bärare av den [[Elektromagnetisk kraft|elektromagnetiska växelverkan]]. 

Fotonens energi är <math>E=h \nu \, </math> där ''h'' är [[Plancks konstant]] och ''ν'' det elektromagnetiska fältets svängnings[[frekvens]].<ref name="Soper Emph"/> Energin kan också uttryckas som <math>E=c\,p</math>, där ''c'' är [[ljushastigheten]] i [[vakuum]] och p är [[rörelsemängd]]en,<ref name="cox emc"/> eftersom {{nowrap|<math>p=h \nu \, </math> '''/''' <math>c</math>}}.<ref name="ne foton"/>

Liksom alla andra kraftbärande elementarpartiklar är en foton i någon mån immateriell. Den har en energi, en frekvens, och en rörelsemängd, men begrepp som massa, storlek och läge kan inte definieras på ett meningsfullt sätt. Det närmaste man kan komma är att säga att den fyller ut hela det rum den kan finnas i och att dess [[rörelseenergi]] skulle motsvara en ekvivalent massa enligt formeln <math>E=mc^2</math>, där E är energin, m är massa och c är ljusets hastighet. Fotonen kan dock aldrig vara i vila och saknar vilomassa. Formeln <math>E=mc^2</math> är dessutom bara en approximation som fungerar bra för energi–massa-relation så länge hastigheten är låg i förhållande till ljusets hastighet.<ref name="cox emc"/> För fotonen, som rör sig i ljusets hastighet, gäller, som sagt, att <math>E=c\,p</math>, där p är dess rörelsemängd.<ref name="cox emc"/>

Fotoner har en symmetrisk vågfunktion som får överlappa den av andra fotoner. Man kan säga att fotoner kan staplas på varandra och det finns alltså ingen gräns för hur många fotoner som får plats i ett rum.

== Fotoner och elektronernas kvantnivåer ==
{{Färgspektrum}}
När en [[elektron]] i en [[atom]] byter tillstånd till ett med lägre energinivå, och alltså förlorar potentiell energi, genereras en foton med en energimängd, ett ''ljuskvantum'', som motsvarar den energi som elektronen förlorade.<ref name="cox quantum"/> De energinivåer som elektronerna kan ha i ett visst ämne har vissa bestämda värden, [[kvantnivå]]er, beroende på vilket elektronskal de tillhör. Ljus har därför karaktäristiska frekvenser som beror på vilket ämne de framställts i.<ref name="ne emissionslinje"/> Relativt vanligt är till exempel det gula natriumljuset, och ljuset från lysdioder, som alltså kommer från rena ämnen. Vid brytning i ett prisma erhålles på så sätt s.k. [[emissionslinje]]r.

Även det omvända förekommer. I ljus som från början var kontinuerligt spritt över spektrum och som färdats genom interstellär gas kan man se att fotoner med vissa frekvenser saknas. De har fångats upp av gasen genom att [[Excitation|excitera]] dess elektroner. Fotonens energi måste stämma med befintliga skillnader mellan tillåtna värden för elektronens energi. Därför kan svarta linjer, [[absorptionslinje]]r, som är karaktäristiska för gasen i fråga ses i spektrumet.

== Se även ==
* [[Elektromagnetisk strålning]]
* [[Ljus]]

== Referenser ==
<references>
<ref name="ne foton">{{NE|författare=Svensson, Bengt E Y; Nilsson, Jan S|titel=uppslagsverk/encyklopedi/lång/foton|namn=Foton|hämtdatum=12 januari 2016}}</ref>
<ref name="ne emissionslinje">{{NE|författare=Gustafsson, Bengt|titel=uppslagsverk/encyklopedi/lång/emissionslinje|namn=Emissionslinje|hämtdatum=12 januari 2016}}</ref>
<ref name="cox quantum">Cox, Brian; Forshaw, Jeff. The Quantum Universe: Everything that can happen does happen. Penguin Books, 2011.</ref>
<ref name="cox emc">Cox, Brian; Forshaw, Jeff. Why does E=mc<sup>2</sup>? Da Capo Press, 2009.</ref>
<ref name="Soper Emph">{{webbref|efternamn=Davison E. Soper|titel=Electromagnetic radiation is made of photons|url=http://pages.uoregon.edu/soper/Light/photons.html|utgivare=Ubuversity of Oregon|hämtdatum=12 januari 2016}}</ref>
</references>

== Externa länkar ==
*{{commonscat|Photon}}

{{auktoritetsdata}}

{{elementarpartiklar}}

[[Kategori:Kvantfysik]]
[[Kategori:Gaugebosoner]]
[[Kategori:Elektromagnetisk strålning]]