Photon

Un photon est une particule élémentaire (ou corpuscule) qui porte une « énergie lumineuse » élémentaire : un quantum d’énergie lumineuse.

Photons, des particules lumineuses

Pour expliquer ce qu’est la lumière, deux approches radicalement différentes voire opposées se sont affrontées depuis l’antiquité : la lumière est-elle une onde ou est-elle une particule ?

Au 19e siècle, il a été établi que la lumière est une onde électromagnétique : un champ électrique et un champ magnétique qui se propagent simultanément avec une intensité qui varie selon une fréquence caractéristique :

  • Si cette fréquence est basse, on obtient les ondes de notre environnement quotidien, ondes de télécommunication (ondes radio, ondes radar) qui, heureusement, ont peu d’interaction avec les tissus biologiques.
  • Plus cette fréquence augmente, plus les ondes correspondantes (infra-rouge et lumière visible, ultraviolet, rayons X et gamma) interagissent fortement avec la matière. D’où la notion d’énergie liée à la notion d’onde qui a conduit au 20e siècle à établir que la lumière peut également être considérée comme un rayon lumineux : un faisceau de particules en mouvement.

Les photons sont ces particules lumineuses. Chacune d’entre elles possède une énergie proportionnelle à la fréquence de l’onde électromagnétique qui lui est associée. Les photons X ou les photons gamma ont une énergie importante qui leur permet de traverser la matière ou les tissus biologiques.

Utilisation des photons dans les technologies

Le concept de photon a permis d’interpréter de nombreux phénomènes physiques et a conduit au développement de systèmes d’imagerie comme la photographie dans le domaine du visible, le scanner en radiologie médicale ou le contrôle de bagages par transmission de rayons X.

L’énergie des photons peut être absorbée par certains matériaux (en particulier les semi-conducteurs) et engendrer l’émission d’électrons. Ce mécanisme appelé « effet photoélectrique » est utilisé pour développer les cellules photovoltaïques des panneaux solaires. En effet, lorsque les photons viennent frapper les cellules photovoltaïques d’un panneau solaire, ceci leur permettent de produire de l’électricité.

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