Eigenschaften

Ein freies Photon befindet sich nie in Ruhe, sondern bewegt sich mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit. Die experimentell bestimmte und akzeptierte obere Schranke liegt bei (Quelle: Particle Data Group). Photonen besitzen wahrscheinlich keine Ruhemasse.Jegliche elektromagnetische Strahlung, von Radiowellen bis zur Gammastrahlung, ist in Photonen quantisiert. Das bedeutet, die kleinste "Menge" an elektromagnetischer Strahlung beliebiger Frequenz ist ein Photon. Photonen haben eine unendliche natürliche Lebensdauer, können aber bei einer Vielzahl physikalischer prozesse erzeugt oder vernichtet werden. In optischen Medien ist die effektive Lichtgeschwindigkeit aufgrund der Wechselwirkung der Photonen mit der Materie verringert. Da Photonen Energie besitzen, wechselwirken sie gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie mit der Gravitation.

Photonen im Vakuum

h. Die Dispersionsrelation, d.Im Vakuum bewegen sich Photonen mit der Vakuumlichtgeschwindigkeit = 299792458 ms^-1. die Abhängigkeit der Energie von der Frequenz (ny), ist linear, und die Proportionalitätskonstante ist das Planck'sche Wirkungsquantum ,.

Der Impuls eines Photons beträgt damit.

Wechselwirkung von Photonen mit Materie

Photonen die auf Materie treffen lösen bei bestimmten Energien unterschiedliche prozesse aus. Im Bereich von:.

• 1 eV - 100 keV Photoeffekt,
• 100 keV - 1 MeV Compton-Effekt,
• 1,022 MeV - 6 MeV Paarbildung
• 2,18 MeV - 16 MeV Kernphotoeffekt.

Diese Effekte tragen maßgeblich dazu bei, dass man diese Strahlung detektieren kann und sich bestimmte Stoffe mit bestimmten Effekten anhand der Gammaspektroskopie nachweisen lassen.