Hvordan har fotoner fart, hvis de ikke masser?

momentum og masse

* Klassisk fysik: I klassisk fysik defineres momentum som massetider hastighed (P =MV). Dette giver mening for hverdagens genstande; Et tungere objekt, der bevæger sig med samme hastighed, har mere momentum end et lettere objekt.

* relativitet: Einsteins teori om særlig relativitet udvidede vores forståelse af momentum. Det viste, at momentum er et mere grundlæggende koncept end bare massetider hastighed. Relativitet introducerede begrebet relativistisk momentum , der inkluderer både masse og energi.

Fotoner og momentum

* Fotoner har energi: Fotoner, lyspartiklerne, har ingen masse, men de bærer energi. Denne energi er direkte proportional med frekvensen af ​​lyset (E =HF, hvor H er Plancks konstante).

* Energi og momentum: I relativitet er energi og momentum tæt forbundet. Den ene kan konverteres til den anden. Da fotoner har energi, har de også fart.

* relativistisk momentumligning: Den relativistiske momentumligning for fotoner er:P =E/C, hvor E er energien og C er lysets hastighed.

Hvordan spiller dette i virkeligheden?

* den fotoelektriske effekt: En måde vi ser dette på er i den fotoelektriske effekt. Når lys skinner på et metal, kan det banke elektroner løs. Fotonens energi overføres til elektronet, hvilket giver den fart.

* Lystryk: En anden demonstration er let pres. Mens let tryk er meget lille, kan det måles. Dette tryk er resultatet af fotoner, der overfører momentum til et objekt, når de absorberes eller reflekteres.

Kortfattet:

På trods af at fotoner på trods af ikke har nogen masse, har fart, fordi de bærer energi. Dette forklares med principperne om særlig relativitet, hvor energi og momentum er grundlæggende forbundet. Dette har konsekvenser i den virkelige verden, som det ses i den fotoelektriske effekt og let tryk.