Vad är det för namn?

Den 11:e november 2008 fick jag en kritisk kommentar på ett inlägg som jag hade gjort i en annan blogg om solceller.

användare kardinal skrev:

Obs gillar inte att någon skriver ”röda/blåa fotoner”. Det får man definitivt inte säga om
man är en fysiker…..

och lite senare …

EN FOTON HAR INGEN FÄRG, den är en
partikel som elektron, neutron , proton, positron……. Få skulle kalla elektronen
för blå, röd, m.m.

Ingen fysiker skulle göra ett sådant,
ovanstående ”övertramp”.

Nu är jag själv fysiker och kände mig något förolämpat. Skulle jag nånsin starta min egen blogg skulle jag välja det här som en titel. Men som van Web 1.0 användare tog det sin tid innan jag nappade på det där med Web 2.0. Nu har jag dock mitt Facebook-konto och även startat den här bloggen.

Finns det gröna fotoner?

Fysiker använder sig av två modeller som beskriver ljusets egenskaperna: som elektromagnetisk våg och som partikel. Båda modellerna kan bara användas en åt gången – de utesluter varandra. Det betyder också att det finns experimentella observationer och fenomen som kan bara förklaras med en av modellerna. När man tittar på våg-modellen så karakteriseras ljuset främst av sin våglängd. Den där våglängden kan mätas och för det synliga ljuset finner man våglängder mellan ca 400 nm och 750 nm. Ljus med en våglängd runt 450 nm uppfattas som blått, med en våglängd runt 550 nm som grönt, 580 nm som gult och längre än 610 nm som rött – regnbågens färger.

Det här visste man och togs för sanningen fram tills 1900-1905 när Max Planck och Albert Einstein började leka med idén om ljusets minsta partiklar, fotonerna. Fotonen är en elementarpartikel från gruppen bosoner. Den här kvantteorin behövdes för att förklara bl.a. den ljuselektriska effekten: det spelar ingen roll hur mycket energi i form av rött ljus som man strålar på en metallyta, man kommer inte få några elektriska laddningar att lämna metallen. Ta blått ljus och saken ser helt annorlunda ut. Och det här var inte förenligt med den gamla fysiken där det alltid var energimängden som utlöste en effekt.

Lösningen som man kom på var att anta att ljusets energi överfördes i form av små paket. Bara om de enskilda paketens energi var tillräckligt stor kunde man få elektroner att lämna metallytan. Det finns en matematisk koppling mellan båda teorierna: en kortare våglängd i vågmodellen motsvarar en högre energi per foton i partikelmodellen. Den numeriska konstanten som knyter ihop dessa värden är känt som Plancks konstant, h.

Tillbaka till bloggens titel, fotonerna från partikelteorin som motsvarar grönt ljus med en våglängd på 550 nm har en energi på 2.25 eV var, eller 3.6·10^-19 J om man föredrar SI-enheter. Dessa fotoner har egenskapen att reta en viss sorts tappar i det mänskliga ögats näthinna, som sedan tolkas av den mänskliga hjärnan som grönt ljus. Aldrig skulle jag påstått att själva fotonen var målad i en viss färg — det vore ju löjligt. Men vi ser fotoner med energier runt 2.2 eV som grönt och därför kan det knappast vara ett fysikaliskt övertramp att beskriva fotonernas energi med hjälp av den färgen av ljus som dessa representera.

För vi får inte glömma att båda modellerna, vågmodellen och partikelmodellen, är inget annat än enkla bilder som våra stenåldershjärnor har skapat för att på något sätt begripa världen utanför vårt kranium. Alla dessa modeller — hur invecklade de än är — är bara olika nivåer av lögner för barn ¹.

Vad ska den här bloggen handla om då?

Allt sedan jag började med min första hemsida på Geocities år 1996 hade jag höga ambitioner om dess innehåll. Det blev så mycket att det knappast blev nånting. I bloggen kommer jag väl ta upp ämnen som elektronikprojekt, böcker som jag läser eller har läst, fotografering och forskning, och allt detta kryddat med en nypa hemodlad chilepeppar.

Uppsala, 2010-02-24

Uwe

[1] mer om hur lögner för barn bestämmer hur vi lär ut vetenskap finns i The Science of Discworld av Terry Pratchett, Ian Stewart och Jack Cohen.