Er let stof og vejer det noget?

Hvis der var et simpelt svar på, hvor meget lys vejer, ville vi alle vide det. Der ville sandsynligvis være en slags folkeskolerim til at hjælpe os med at huske den nøjagtige figur, ligesom vores brugbare lille ord om 1492 og det blå hav.

I stedet spørger vi stadig:"Er let stof ?" og skal vade gennem komplicerede halvsvar og begreber som lysbølger og elektromagnetiske bølger og ende med et svar, der lyder noget i retning af:"Øh, det vejer lidt, men ikke som hvordan almindelige ting vejer." en frygtelig jingle at synge på legepladsen.

1. Bølge-partikeldualiteten
2. Fotoner og masse
3. Elektromagnetisk stråling

Bølge-partikel-dualiteten

Vi ved nu, at lys er både en partikel og en bølge. Tilbage i det 17. århundrede foreslog Sir Isaac Newton den korpuskulære teori om lys, hvilket antydede, at lys bestod af bittesmå partikler. Men hans teori tog ikke højde for fænomener som diffraktion.

Tidlige eksperimenter udført af videnskabsmænd som Thomas Young i det 19. århundrede viste, at lys udviser bølgelignende adfærd. Et eksperiment med enkelt spalte viste lysets bølgelignende natur, når det passerede gennem en smal spalte eller åbning.

En lysbølge kan også forstyrre en anden og skabe mønstre af lyse og mørke bånd. Denne bølgenatur af lys er grundlæggende for at forstå fænomener som diffraktion og interferens.

Senere viste eksperimenter udført af Albert Einstein og Max Planck, at lys også kan opføre sig som diskrete partikler, nu kendt som fotoner. Fotoner er bundter af energi, der bærer momentum og kan endda udøve tryk, når de interagerer med stof, et fænomen kendt som strålingstryk.

Fotoner og masse

Har fotoner nu masse? Fotoner er det mindste mål for lys, og nej, de har ikke masse. Så det er nemt - fotoner udgør lys, og de har ingen masse; derfor har lys ingen masse og kan ikke veje noget, vel?

Ikke så hurtigt. Fordi fotoner har energi - og, som Albert Einstein lærte os, er energi lig med massen af ​​en krop, ganget med lysets hastighed i anden. Hvordan kan fotoner have energi, hvis de ikke har nogen masse? (Man forestiller sig Einstein tænker på fotoner om:masse og skuldertræk, i håb om, at ingen bemærkede uoverensstemmelsen.)

Faktisk er det, Einstein beviste, at energi og masse kunne være den samme ting - al energi har en form for masse. Lys har muligvis ikke hvile (eller invariant) masse - den vægt, der beskriver vægten af ​​et objekt.

Men på grund af Einsteins teori (og det faktum, at lys opfører sig, som om det har masse, idet det er underlagt tyngdekraften), kan vi sige, at masse og energi eksisterer sammen. I så fald vil vi kalde det relativistisk masse - masse, når et objekt er i bevægelse, i modsætning til i hvile [kilde:Gibbs].

Så vores svar er en snuppepose med ja og nej. Har lys en masse, der kan vejes på badevægten? Helt sikkert ikke.

Men det er en kilde til gravitationsfelter, så vi kan sige, at en kasse med lys vejer mere end en kasse uden lys - så længe du er tryg ved at forstå, at den "vægt", du måler, er en form for energi og ikke , f.eks. pund eller kilogram [kilde:Ask the Van].

Elektromagnetisk stråling

Lys er en form for elektromagnetisk stråling. Det elektromagnetiske spektrum omfatter en lang række bølgelængder, fra radiobølger til røntgenstråler til gammastråler. Synligt lys, den del af spektret, der kan detekteres af det menneskelige øje, består af farver, der varierer med forskellige bølgelængder. Lysenergi er den energi, som en elektromagnetisk bølge bærer i det synlige lysspektrum.

Elektromagnetisk stråling kan transmittere energi gennem rummet uden behov for et medium. Denne egenskab adskiller lys og andre elektromagnetiske bølger fra mekaniske bølger, såsom lydbølger, som kræver et materielt medium for at bevæge sig.

Denne artikel blev opdateret i forbindelse med AI-teknologi, og derefter faktatjekket og redigeret af en HowStuffWorks-redaktør.

• Sådan fungerer kvantekryptologi
• Sådan fungerer speciel relativitet
• Hvad er relativitet?
• 10 ting, du ikke vidste om Einstein

Kilder

• Spørg varevognen. "Hvordan har lys momentum uden masse?" University of Illinois ved Urban-Champaign Department of Physics. 2014. (25. juni 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1424
• Spørg varevognen. "Lys vægt." University of Illinois i Urbana-Champaign Department of Physics. 2014. (25. juni 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1395
• Spørg varevognen. "Fotoner, masse, tyngdekraft, lys, hvilemasse, invariant masse, energi, momentum." University of Illinois ved Urban-Champaign Department of Physics. 2014. (25. juni 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=16351
• Gibbs, Philip, Carr, Jim og Koks, Don. et al. "Hvad er relativistisk masse?" Ofte stillede spørgsmål om fysik og relativitet. 2012. (25. juni 2014) http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/mass.html
• Gibbs, Philip. "Har lys masse?" Ofte stillede spørgsmål om fysik og relativitet. 1997. (25. juni 2014) http://www.desy.de/user/projects/Physics/Relativity/SR/light_mass.html
• Newton. "Sollys og vægt." Argonne National Laboratory. juni 2012. (25. juni 2014) http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00644.htm
• UCSB ScienceLine. "Jeg spekulerede på, om lys...." University of California Santa Barbara. (25. juni 2014) http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=2976
• Whitlock, Laura. "Spørg en astrofysiker." NASA. (25. juni 2014) http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/961102.html

Ofte stillede spørgsmål om letvægt

Vægter lys?

Hvad er massen af ​​lys?

Påvirker tyngdekraften ting uden masse?

Hvorfor påvirkes lys af tyngdekraften?

Hvad er vægten af ​​elektricitet?