(dal greco
phôs: luce). Fis. - Particella di energia raggiante, o
quanto di un'onda elettromagnetica luminosa: è neutra, con massa a riposo
nulla, si propaga nel vuoto, con la stessa frequenza (v) e la stessa
velocità dell'onda (c), ossia, per quella luminosa, con la
velocità di circa 300.000 km/s, ed è dotata di un impulso (p)
diretto nel medesimo senso di propagazione dell'onda. In questo caso si
può dire che una radiazione elettromagnetica è una corrente di
f., ciascuno dei quali ha una energia
E = hv, dove
h
è la costante di Planck, un impulso
p = hv/c, uno spin che vale
h/2π; a seconda della frequenza dell'onda i
f. sono detti
luminosi,
X, γ, ecc. L'esistenza del
f. è
postulata nella meccanica quantistica ed ondulatoria per accordare le teorie
ondulatorie e corpuscolari della luce, e per spiegare la discontinuità
dell'energia, il suo assorbimento e il suo trasporto: i corpuscoli delle onde,
urtando contro gli atomi della materia, trasmettono agli elettroni periferici
un'energia che varia a seconda della frequenza dell'onda, e a sua volta
l'elettrone riemette un
f. uscente con minore energia e minore
quantità di moto, assorbendo energia pari alla differenza della
quantità di moto tra il
f. incidente e il
f. uscente. Si
può, dunque, affermare che un
f. corrisponde all'energia e alla
quantità di moto scambiate in un processo elettromagnetico, tra
particelle cariche che interagiscono, e che sia, quindi, il vettore
dell'interazione elettromagnetica. Il primo scienziato che postulò
l'esistenza del
f., per spiegare l'effetto fotoelettrico, fu A. Einstein,
nel 1905.