Жарық толқынының ұзындығын анықтау

Жарық толқынының ұзындығын табу үшін 4.20-суретте көрсетілген аспап пайдаланылады. Миллиметрлік бөліктері бар ұзын сызғыштың бір ұшына қарай оның бойымен еркін қозғалатын етіп экран орналастырылады. Экранның ортасында саңылау бар. Сызғыштың екінші ұшына дифракциялық торды орнатамыз.

Top және саңылау арқылы жарық көзіне қарасақ, онда біз экранның қара фонында саңылаудың екі жағынан дифракциялық спектрлердің бірінші, екінші және т.с.с. реттерін көреміз. Дифракциялық тордың формуласын пайдаланып және өте аз бұрыш үшін sinφ ~ tgφ деп алуға болатынын және 4.20-суреттен tgφ = a/L екенін ескеріп, жарық толқынының ұзындығын есептейміз:

мұндағы d — тордың периоды, a — саңылаудан анықталатын толқын ұзындығы спектрінің сызығына дейінгі кашықтық, L — дифракциялық тордан экранға дейінгі сызғыш бойымен алғандағы қашықтық.

44. Жарық поляризациясы. Табиғи жарық. Брюстер заңы. Малюс заңы.

Жарықтың полярлануы, жарық поляризациясы — жарық толқынының электр және магнит өрістері кернеуліктері векторларының (Е және Н) жарық сәулесі жазықтығына перпендикуляржазықтықта бағдарлануының реттелуі. Электр өрісі кернеулігі (Е) мен жарық сәулесі жататын жазықтық полярлану жазықтығы деп аталады. Жарықтың полярлынуы сызықтық жарықтың полярлынуы (Е өзінің тұрақты бағытын сақтайды), эллипстік Жарықтың полярлынуы (Е-нің ұшы жарық сәулесіне перпендикуляр жазықтықта эллипс сызады) және дөңгелек жарықтың полярлынуы (Е-нің ұшы шеңбер сызады) болып ажыратылады. Жарықтың полярлануын полярланған приборлар, поляроидтар, т.б. арқылы алуға болады. Жарықтың полярлануы зат құрылысының кейбір ерекшеліктерін түсіндіруге мүмкіндік береді. “ Жарықтың полярлануы ” ұғымын И.Ньютон енгізген (1704 — 06).

Поляриметрия - жарықтың поляризациялану дәрежесін және ортаның оптикалық активтілігін өлшеуге негізделген зерттеулер тәсілдері.^[1]

Поляриметрия әдісі поляризацияланған жарықты зерттеуге негізделген. Поляризация жазықтығының айналу бұрышын өлшейді, ол анықталатын заттың концентрациясына тура пропорционал мән:

β = (α*l*T) / 10

мұндағы β - поляризация жазыктығының айналу бұрышы; α - поляризация жазықтығының меншікгі айналымы, ол зат табиғатын білдіреді; l - кювета ұзындығы (түтікше), см; Т - анықталатын заты бар ерітіндінің титрі, г/см³.

Өлшенетін бұрыш аналитикалық сигнал болады. Табиғи жарық сәулесінің толқыны барлық жазықтықта болады, және оның бағыты перпендикуляр. Анализ жасаған кезде толқыны тек бір жазықтыкта поляризацияланған сәуле қажет. Ол үшін арнаулы кристалдары бар, жарық сәулесі өткен кезде поляризацияланатын қондырғыларды (поляризаторлар) орналастырады. Осындай сәулені оптикалық активті заты бар ерітіндіден өткізсек, онда өткен жарықтың жазықтық бұрышы белгілі бір бағытқа айналады - оны поляризация жазықтығының айналу бұрышы деп атайды.

Қондырғыларда анализатор болады, ол поляризациялау жазықтьнының бұрылу бұрышын анықтайды.

Поляриметрияны зерттеудің схемасын былай жасауға болады:

Поляриметрия әдісінің негізгі мәселесі - анализге алынған заттың оптикалық активтігі.

Анализге берілген заттың концентрациясын анықтау үшін градуирленген қисық, молярлы қасиет әдісін қолданады.^[

Брюстер заңы — диэлектриктің сыну көрсеткіші (n) мен оның бетінен шағылып, толық полярланып шығатын табиғи жарықтың түсу бұрышы (jБ) арасындағы қатынас. Брюстер заңы бойынша түсу жазықтығына перпендикуляр болатын жарық толқыны электр векторының ЕS құраушысы ғана (яғни, жарықтың бөліну бетіне параллель құраушысы) шағылады, ал жарықтың түсу жазықтығында жататын ЕР құраушысы шағылмайды, сынады (суретті қ.). Мұндай жағдайда tgjБ=n болады (мұндағы jБ бұрышы Брюстер бұрышы деп аталады). Ал жарықтың сыну заңы бойынша (мұндағы y — сыну бұрышы) болғандықтан, Брюстер заңынан cosjБ=sіny немесе jБ+y=90С¤ екендігі шығады, яғни шағылған және сынған жарық сәулелерінің арасындағы бұрыш 90С¤-қа тең болады. Брюстер заңын 1815 жылыағылшын физигі Д. Брюстер (1781 — 1868) ашқан. Дегенмен кейбір арнаулы тәжірибелер Брюстер заңының дәл орындала бермейтінін көрсетті.

Малюс Заңы — анализатордан өткен сызықты поляризацияланған жарық қарқындылығының cos α-ге пропорционал азаятындығын өрнектейтін заң; мұндағы α — жарық поляризациясы жазықтығы менприбор (анализатор) арасындағы бұрыш. Бұл заңды 1810 жылы француз физигі Э.Л. Малюс (1775 — 1812) ашқан. Егер І0 және І — анализаторға түсетін және одан шығатын жарық қарқындылықтарын сипаттаса, онда Малюс Заңы бойынша: І=І0cos2α түрінде орындалады. Өзгеше (сызықты емес) поляризацияланған жарықты екі сызықты поляризацияланған құраушылардың қосындысы түрінде қарастыруға болады. Олардың әрқайсысы үшін Малюс Заңы орындалады. Барлық поляризациялық приборлардан өтетін жарық қарқындылығы Малюс Заңы бойынша есептеледі, ал Малюс Заңы ескермейтін, α-ға тәуелді болатын шағылу кезіндегі шығындар басқа тәсілмен қосымша анықталады. Жарық қарқындылығын өлшеуге арналған оптик. құрал — поляризациялық фотометрдің құрылысы Малюс Заңына негізделген.

45. Жарық дисперсиясы.Спектрлер. Буггер заңы.

Жарық дисперсиясы — заттың сыну көрсеткішінің (n) жарық толқынының жиілігіне (n) не ұзындығына (l) тәуелділігі; жарық толқыны фазалық жылдамдығының жиілікке (n) тәуелділігі. Жарық дисперсиясы нәтижесінде ақ жарық спектрге жіктеледі (қ. Оптикалық спектрлер). Осы спектрді зерттеу арқылыИ.Ньютон Жарық дисперсиясын ашты (1672). Спектрдің берілген аймағы үшін мөлдір денелерде жарық толқынының жиілігі (n) артқанда (l кемігенде) сыну көрсеткіші де (n) артады. n мен n-дің (не l-ның) арасында осындай заңдылық байқалатын құбылыс қалыпты Жарық дисперсиясы деп аталады. Аномаль Жарық дисперсиясы кезінде толқын жиілігі n артқанда (l кемігенде) сыну көрсеткіші n кемиді. Оптикалық шыныларда қалыпты Жарық дисперсиясы, ал жарық өткенде жұтылу жолақтары айқын білінетін газдар мен буларда аномаль Жарық дисперсиясы байқалады. Затта жарықтың сынуы жарықтың фазалық жылдамдығының өзгеруі салдарынан болады. Мұндай жағдайда заттың сыну көрсеткіші (n) мына формуладан анықталады: n=c/cф, мұндағы cф — жарықтың берілген ортадағы фазалық жылдамдығы, с —вакуумдағы жарық жылдамдығы. Жарықтың электрмагниттік теориясы бойынша:, мұндағы e — диэлектрлік өтімділік, m — магниттік өтімділік. Призмадан немесе басқа бір мөлдір денеден өткен жіңішке ақ жарық шоғы түрлі түсті спектрге жіктеледі. Жеті түрлі түстен құралған бұл спектрдің ең көбірек бұрылатыны және ең қысқа толқындысы (жиілігі үлкені) — күлгін сәуле, ал ең аз бұрылатыны және ең ұзын толқындысы — қызыл сәуле. Жарықтың классик. теориясы бойынша Жарық дисперсиясы жарық таралған орта атомдарының (не молекулаларының) электрондары мен жарық толқындары туғызған айнымалы электр өрісінің өзара әсерлесуі нәтижесінде пайда болады. Мөлдір денелердегі Жарық дисперсиясы спектрлік приборларды, ахроматикалық линзаларды жасау кезінде қолданылады.

Спектр (лат spektrum – елестету, бейне) – физикада берілген физикалық шаманың қабылдайтын әр түрлі мәндерінің жиынтығы. Спектрлер үздіксіз және дискретті (үздікті) болып бөлінеді. Спектр ұғымы көбіне тербелмелі процестерде (мысалы, тербеліс спектрі, дыбыс спектрі, оптикалық спектрлер, теледидарлық сигналдар спектрі, т.б.) жиі қолданылады. Ядролық физикада массалар спектрі, сондай-ақимпульстер, энергиялар және жылдамдықтар спектрі ұғымдары да пайдаланылады. ^{[1] [2]}

Зат атомдары мен молекулалары электромагниттік сәуле шығаруды сіңіре отырып, энергетикалық қоздырылған күйге ауысады. Атомдар мен молекулалардың осы сіңірген энергиясы олардың тербелмелі, айналмалы немесе ілгерілемелі энергиясын арттыруға жұмсалады, ал кей жағдайда ол екінші реттік сәуле шығаруға немесе фотохимиялық процесс түріне түрленеді.

Электромагниттік сәуле шығарудың бірнеше түрлері белгілі: γ-сәулелер; рентген сәуле шығару; әсірекүлгін, көрінетін, инфрақызыл, микротолқынды және радио жиілікті сәуле шығару.

Толқындық теория бойынша сәуле шығарудың осы түрлері электрлік және электромагннттік өрістер кернеулігінің тербелісін білдіреді. Спектрофотометрия мен колориметрияда анықталатын құрамы мен алдын-ала жүргізілген химиялық реакция нәтижесінде алынған зат молекулаларының таңдап сіңірулері пайдаланылады. Зат атомы энергияны сіңіре отырып, негізгі коздырылған, яғни аз энергиясы бар (Е₀) күйден, екінші (Е₁) күйге ауысады. Атом немесе молекула қозған күйде өте қысқа мерзімде болады (10^-9 – 10^-8 с), осыдан кейін электрондар өзінен-өзі едәуір төменгі энергетикалық деңгейге немесе негізгі күйінің деңгейіне ауысады. Бұл процесс жылу немесе электромагниттік сәуле шығарумен немесе бір мезгілде екеуінің болуымен косарласа жүреді. Электромагниттік сәуле шығарудың белгілі бір кванттарын сіңіруден пайда болған электрондық ауысулар сіңіретін молекулалардың электрондық спектріндегі белгілі бір қатаң сіңіру жолақшаларымен сипатталады. Бұл жерде мына жағдайды ескерте кеткен жөн. Электромагниттік тербеліс кванттарының сіңірілуі тек қана сіңіру энергиясы сіңіретін молекулалардың қоздырылған Е₁ және негізгі Е_о күйлеріндегі энергетикалық деңгейлер кванттарының энергияларынын айырмасымен дәл келген жағдайда өтеді:

Е = Е₁ – Е₀ = hv,

мұндағы h - Планк тұрақтысы, ол 6*625*10^-34 Дж*с-қа тең, v - сіңірілетін сәуле шығару жиілігі (С^-1), (Гц). Жиілік сіңірілетін квант энергиясымен анықталады, ол сәуле шығару таралуы жылдамдығының (ауасыз кеңістіктегі жарық толқыны жылдамдығының С=З*10¹⁰ см/сек) толқын ұзындығына қатынасымен өрнектеледі:

λv = с;

v = c / λ

Толқын ұзындығы микрометрмен немесе микронмен (1 мкм = 1 мкм = 1*10^-6 м), нанометрмен немесе миллимикронмен өлшенеді (1 нм =1 мкм = 1*10^-9 м). Электромагниттік сәуле шығарудың толқын ұзындығын толқындық санмен де (V) сипаттайды:

v = 1 / λ

Толқындық сан да, жиілік те энергияға пропорционал, яғни неғұрлым Е көп болса, соғұрлым толқындық сан мен жиілік көп болады. Толқын ұзындығы, керісінше, энергияға кері пропорционал болады. Неғұрлым Е аз болса, соғұрлым толқын ұзындығы ұлкен болады. Толқындық сан кері шамамен алынған сантиметрмен өлшенеді (см^-1). Электромагниттік сәуле шығару ағыны интенсивтігінің кемуін өлшеуге негізделген талдау әдісі абсорбциялы спектроскопия әдістер тобын құрады

Бугер-Ламберт-Бер заңы — бір түсті (монохромат) жарық шоғының орта арқылы өткендегі әлсіреуін анықтайтын заң. Қалыңд. І-ге тең жұтатын қабат арқылы өткен жарық шоғының қарқындылығы І0 шамадан І шамаға дейін төмендейді. Ол былай анықталады: І=І0Һе-klҺl, мұндағы kl — жұту көрсеткіші, ол заттың қасиетін сипаттайды; kl жұтылатын жарықтың толқын ұзындығына (l) тәуелді, ал қарқындылығына тәуелсіз болады. Ерітінділер үшін kl=СҺ³l болып жазылады, С — ерітілген зат концентрациясы, ³l — ерітілген зат (жұтатын зат) молекуласының толқын ұзынд. l-ға тең жарықпен өзара әсерлерін сипаттайтын коэффициент, ол С-ке тәуелсіз. Бұл заңды тәжірибе арқылы француз ғалымы П. Бугер ашқан (1729), неміс ғалымы И.Г.Ламберт оны теориялық жолмен қорытқан (1760), ал тағы бір неміс ғалымыА.Бер ерітінділер үшін тұжырымдаған (1852). Бугер-Ламберт-Бер заңы ерітінділердің жарықты жұтуын өлшеу арқылы ерітілген заттың концентрациясын анықтау әдісінің негізіне алынған. Бугер-Ламберт-Бер заңының орындалу ауқымы кең, бірақ жарық қарқындылығы өте жоғары (мыс., импульсті лазердің фокусталған шоғы) болған жағдайда kl коэффициенті жарық қарқындылығына тәуелді болады да, бұл заңнан ауытқушылық байқалады.

46.Жарықтың кванттық қасиеттері.Жылулық сәулелену.Стефан-Больцман,Вин заңдары.

Физикада болған ең үлкен жаңалықтардың бірі ХХ ғасырдың бас кезіне дәл келді. Жылулық сәуле шығару (қызған дененің электромагниттік толқындар шығаруы) спектрлерінде энергияның үлестірілу заңдылықтарын түсіндіру мүмкін болды. Классикалық теория бойынша зат пен толқын шығару арасында жылулық тепе - теңдік болуы мүмкін емес. Қызған дене өзінің барлық энергиясын электромагниттік толқын шығаруға жұмсайды. Теория мен тәжірибе арасындағы осы қарама - қайшылықтан шығудың жолын іздеу барысында неміс физигі Макс Планк атомдар электромагниттік энергияны жеке үлестермен – кванттармен шығарады деп болжады. Әрбір үлестің энергиясы оны шығару жиілігіне тура пропорционал деді. Планк жасап шығарған жылулық сәуле шығару теориясы экспериментпен тамаша үйлесті. Тәжірибеден белгілі энергияның жиіліктерге қарай үлестірілуі бойынша Планк тұрақтысының мәні анықталды.

Жылулық сәулелену. Абсолют қара дене.
Қызған денелердің сәуле шығарып, электромагниттік энергия таратуын жылулық сәулелену деп атайды. Жылулық сәулелену құбылысы тек қызған денелерде ғана емес, салқын денелерде де орын алады. Электр шамының вольфрам қылы 3000 С-қа дейін қызғанда көзге көрінетін ақ жарық шығарса, температурасы төмендеген сайын денелер керінбейтін инфрақызыл сәулелер шығарады. Инфрақызыл сәулелерінің жиілігі ақ жарықтың жиілігінен төмен. Сондай-ақ денелердің температурасы тым жоғары болса, олар көрінбейтін ультракүлгін сәулелер шығарады. Ультракүлгін сәулелерінің жиілігі ақ жарықтың жиілігінен жоғары.

Стефан - Больцман және Винн заңдары 1879 жылы австриялық физик И. Стефан тәжірибелердің нәтижелерін зерделей отырып, ал 1884жылы А. Больцман теориялық зерттеуге термодинамикалықтәсілді қолдана отырып, мынаны тағайындады: абсолют қара дененің интегралдың энергетикалық жарқырауы абсолют температураның төртінші дәрежесіне тура пропорционал:

Бұл — Стефан-Больцман заңы. Мұнда = 5,67 • 10⁻⁸Вт/м²К⁴ - Стефан-Больцман тұрақтысы деп аталады. өрнегінен абсолют қара дененің интегралдық энергетикалық жарқырауы тек температураға тәуелді екеінін көреміз. Бірақ, бұл заң абсолют қара дененің сәулеленуінің спектрлік құрамы туралы ештеңе айтпайды. Сондықтан алдымен тәжірибе жүзінде арнайы зерттеулер жүргізілді. Абсолют қара дененің энергетикалық жаркырауының спектрлік тығыздығының (сәулелену қабілетінің) жиілікке тәуелділігі түрлі-түсті қосымшадағы 6-суретте көрсетілген.

Суреттен абсолют қара дененің сәулелену спектрінде энергияның таралуы біркелкі емес екені байқалады. Барлық қисықтарда айқын максимум бар, ол температура өскен сайын қысқа толқындар (үлкен жиіліктер) жайына қарай ығыса береді. Осы себепті де металл кесегін қыздырғанда, ол алдымен, қызыл, содан соң қызғылт сары, содан кейін ақ сары жарық шығарады. Әрбір қисық пен абсциссалар осінің арасында жатқан аудан берілген Т температурадағы интегралдық энергетикалық жарқырау R- ға тең. Бұл аудан (яғни R) Стефан-Больцман заңы бойынша температураның 4-дәрежесіне тәуелді (Т⁴ - не пропорционал) өседі.

Неміс физигі Винн абсолют қара дененің сәулелену қабілетінің максимумы сәйкес келетін жиіліктің температураға тәуелділігін тағайындайды:

Абсолют қара дененің энергетикалық жарқырауының спектпрлік тығыздығының максимумына сәйкес келетін жиілік дененің абсолют температурасына тура пропорционал. Әдетте, Винн заңын жиілік емес,толқын ұзындығы арқылы мына түрде жазады:

мұндағы b=2,9 -103 м•К — Винн тұрақтысы деп аталады.

Абсолют қара дененің сәулеленуінің спектрлік заңдылықтарын алғаш рет теориялық түрде дұрыс негіздеген Макс Планк. Ол үшін оған кванттық гипотезаны енгізуге тура келді. Бұл классикалық физикаға мүлде жат тұжырымдама еді. Классикалық физикада кез келген жүйенің энергиясы үздіксіз өзгереді. Ал Планктің кванттық гипотезасы бойынша энергия "үлестермен", дискретті түрде ғана шығарылады. Энергия "үлесін" квант деп атайды. Әр кванттың энергиясы жиілікке пропорционал:

мұндағы һ = 6,626 10³⁴Дж*с — Планк тұрақтысы деп аталатын фундаментал (жарық жылдамдығы, элементар заряд секілді) тұрақты шама.

Қатты қызған денелердің сәулеленуі түрлі жарықтандыру құралдарын жасауда қолданылады. Мысалы, кәдімгі электр шамының вольфрам қылы өте жоғары температураға (-3000К) дейін қыздырылуы нәтижесінде жарық шығарады. Түрлі техникалық қажеттіліктер үшін доғалық шамдар пайдаланылады.

Қатты қызып тұрған денелердің температурасын Стефан-Больцман заңының негізінде жасалған құралдармен өлшейді. Мұндай тәсілді оптикалық пирометрия, ал аспаптарды пирометрлер дейді.

Жылудидар (тепловизор) деп аталатын құралдардың көмегімен денелердің инфрақызыл сәулелерін "көруге" болады. Осы сәулелердің көмегімен түрлі заттардағы өте ұсақ сызаттарды, ақауларды анықтайды және бұл тәсілдер өндірісте, түрлі технологиялық процестерде, автосервисте сапаны анықтауға мүмкіндік береді.

Медицинада ИК (инфрақызыл) — термография әдісімен адам ағзасындағы қабыну, ісіктер немесе қан айналуының бұзылуы сияқты көптеген ауруларды анықтап тауып, оны емдейді

47. ФОТОЭФФЕКТ. ФОТОЭФФЕКТің қызыл шекарасы.

Фотоэлектрлік құбылыстар, фотоэффект — электрмагниттік сәуленің затпен әсерлесуі нәтижесінде пайда болатын электрлік құбылыстар (электр өткізгіштігінің өзгеруі, ЭҚК-нің пайда болуы не электрондар эмиссиясы).

Бұл құбылыс қатты денелерде, сұйықтықтарда, сондай-ақ газдарда да байқалады. Фотоэлектрлік құбылыстар қатарына рентген сәулелерінің фотоэффектісі мен ядролардың фотоэффекті де жатады. Қатты немесе сұйық денелердің жарық сәулесін (фотондарды) жұтуы нәтижесінде электрондардың бөлініп шығу құбылысы сыртқы фотоэффект делінеді. Мұны 1887 ж. Г.Герц ашқан. Сыртқы фотоэффектіні тәжірибе жүзінде А.Г. Столетов (1888) толық зерттеп, оның бірнеше заңдарын тұжырымдап берген. А.Г. Столетов ашқан фотоэффектінің бірінші заңы былайша тұжырымдалады:

максимал фотоэлектрлік ток (қанығу фототогы) түскен жарық ағынына тура пропорционал болады.

1905 жылы А.Эйнштейн сыртқы фотоэффект құбылысын жарықтың кванттық теориясы тұрғысынан түсіндіріп берді. Сыртқа қарай бөлініп шыққан электронныңмаксимал кинетик. энергиясының (Емак) шамасы электронға берілген фотонның энергиясы (hv) мен шығу жұмысының (φ) айырымына тең (Емак=hv–φ) екендігі тәжірибе жүзінде дәлелденді. Сыртқы фотоэффектінің бұл екінші заңы, яғни Эйнштейн заңы былайша тұжырымдалады:

фотоэлектрондардың максимал энергиясы түскен жарық жиілігіне сызықты тәуелді болып өседі және оның қарқындылығына байланысты болмайды.

Ішкі фотоэффект (фотоөткізгіштік) кезінде жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерге түскен жарық (фотон) оларда жұтылады да, сыртқа қарай электрондар бөлініп шықпайды. Сөйтіп, жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің электр өткізгіштігі өзгереді. Ішкі фотоэффектіні 1873 ж. америка физигі У.Смит байқаған. Жарық әсерінен кедергісі кемитін жартылай өткізгіштер фотокедергілер деп аталады. Металл электрод пен сұйық шекарасында байқалатын фотогальваникалық эффектіні 1839 ж. француз физигі А.Э. Беккерель ашты. Ал екі қатты дене шекарасындағы мұндай құбылысты 1876 ж. ағылшын физиктері У.Адамс пен Р.Дей байқаған. Екі заттың түйіскен жеріне жарық түсірілген кезде фотоэлектрлік қозғаушы күш пайда болады. Мұндай зат ретінде әр түрлі жартылай өткізгіштер (электрондық және кемтіктік) немесе жартылай өткізгіш пен металл алынады. Фотогальваник. эффектіге негізделіп жасалған фотоэлектрлік құрылғылар вентильді фотоэлементтер деп аталады.

48. Фотондар. Фотонның импульсі мен массасы. Фотоэлементтер.

Фотон (грек. phos, photas — жарық) — электрмагниттік сәуленің (жарықтың) элементар бөлшегі.

Фотон зарядсыз бейтарап (нейтрал) бөлшек. Ол вакуумде с=3×108м/с жылдамдықпен тарайды. Оның энергиясы (e) жиілігімен (n) анықталады: e=hn/с, оның тыныштықтағы массасы m=0. Фотон электрмагниттік әсерлесуді тасымалдайтын бөлшек. Зарядталған бөлшектердің фотондарды шығаруы немесе сіңіруі барлық электро-магниттік процестердің негізі болып табылады. Фотон туралы ұғым кванттық теория мен салыстырмалы теорияның даму барысында пайда болды. 1905 ж. А.Эйнштейнфотоэффект құбылысының заңдылықтарын түсіндіру үшін 1900 ж. нем. физигі М.Планк ашқан жарық кванттары туралы ұғымды пайдаланды. Жарықтың фотондардан (кванттардан) тұратындығы люминесценценттік құбылыстар мен фотохим. реакциялар арқылы дәлелденді. “Фотон” терминін ғылымға 1929 ж. америка ғалымы Г.Льюис енгізді. Фотон бозондарға жатады. Оның меншікті импульс моментінің (спинінің) қозғалыс бағытына проекциялары S=±1. Классик. электрдинамикада оның бұл қасиетіне көлденең электро-магниттік толқындар сәйкес келеді. электро-магниттік әсерлесуден басқа Фотон гравитац. әсерлесуге де қатысады. Америка физигі А.Комптонның рентген сәулелерінің бос электрондардан шашырауын зерттейтін тәжірибесінде кванттық сәуле (фотон) шығару да зат бөлшектері сияқты кинематик. заңдарға (энергияның және импульстің сақталу заңдарына) бағынатындығы дәлелденді. Фотонның зарядталған лептондармен әсерлесуін (өзара бір күйден екінші күйге ауысуын) кванттық электрдинамика зерттейді.