ફોટોનની લાક્ષણિકતાઓ જણાવો. અથવા વિધુતચુંબકીય વિકિરણના ફોટોન સ્વરૂપને કઈ રીતે દર્શાવી શકાય ?

ફોટોઈલેક્ટ્રિક અસર અને કોમ્પ્ટન અસરના આભ્યાસ પરથી ફોટોનની લાક્ષણિકતાઓને નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય.

$(1)$ વિકિરણની દ્રવ્ય સાથેની આંતરક્રિયા દરમિયાન, વિકિરણ જાણે કે વાસ્તવિક કણ હોય તેમ વર્તે છે જેને ફોટોન કહે છે.

$(2)$ દરેક ફોટોનની ઊર્જ $E =h v$ અને વેગમાન $p=\frac{h v }{c}$ છે.

$(3)$ ફોટોનની ઝડપ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ ( $c$ ) જેટલી છે.

$(4)$ વિકિરણની તીવ્રતા ગમે તેટલી હોય અને $v$ જેટલી ચોકકસ આવૃત્તિ અને $\lambda$ જેટલી ચોક્કસ તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશના દરેક ફોટોનની ઊર્જા $E =h v =\frac{h c}{\lambda}$ અને વેગમાન $p=\frac{h v }{c}=\frac{h}{\lambda}$ જેટલી સમાન હોય છે.

$(5)$ ફોટનવાદ અનુસાર જો એકમ ક્ષેત્રફળવાળી સપાટી પર એકમ સમયમાં $n$ ફોટોન આપાત થાય તો પ્રકાશની તીવ્રતા $I =n h v$ જ્યાં $h v =$ એક ફોટોનની ઊર્થ અને $v =$ આપાત પ્રકાશની આવૃત્તિ પણ દરેક ફોટોનની ઊર્જા વિકિરણની તીવ્રતા પર આધાર રાખતી નથી.

$(6)$ ફોટોન વિદ્યુતની દષ્ટિએ તટસ્થ છે અને તેઓ વિદ્યુત કે ચુંબકીયક્ષેત્રો વડે વિચલન અનુભવતા નથી.

$(7)$ ફોટોન-કણ સંધાત (જેમકે, ફોટોન-ઈલેક્ટ્રોન અથડામણ)માં કુલ ઊર્જા અને કુલ વેગમાનનું સંરક્ષણ થાય છે તેમ છતાં સંધાત દરમિયાન ફોટોનની સંખ્યાનું સંરક્ષણ ન પણ થાય અને ફોટોન કદાચ શોષાઈ જાય અથવા નવા ફોટોનનું ઉત્સર્જન પણ થાય.

$(8)$ ફોટોનનું દળ $m=\frac{h v}{c^{2}}$ છે.

આઈન્સ્ટાઈનના વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદ અનુસાર ઊર્જા,

$E =m c^{2}$

$\therefore h v =m c^{2}$

$\therefore m=\frac{h v }{c^{2}}$