Jaka jest masa fotonu?

Ludzie od dawna są przyzwyczajeni do tego, że jeden z nichcechą każdej materii jest masa. Jest nieodłącznym elementem nie tylko dużych obiektów, takich jak planety i gwiazdy, ale także ich analogów z niewidzialnego mikrokosmosu - protonów i elektronów. Sir Isaac Newton w swoim czasie znakomicie udowodnił związek między siłami grawitacyjnymi a masą, jaką posiada ciało. W ramach swojej teorii obliczenia mechaniki niebieskiej wciąż są z powodzeniem wykonywane. W czasach po stworzeniu teorii Newtona konieczne stało się wprowadzenie istotnych modyfikacji, ponieważ niektóre zjawiska pozostały niewytłumaczalne. Problem ten został rozwiązany przez A. Einsteina, po sformułowaniu jego "specjalnej teorii". W tym samym czasie pojawiła się słynna formuła E = m * (c * c), wskazująca na wzajemne powiązanie energii, masy i prędkości światła. Stosując formułę do cząstek, szybko stało się jasne, że masa fotonu (cząstki światła) wynosi zero. Na pierwszy rzut oka jest to sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem, ale tak już jest. Masa fotonu przy zerowej prędkości jego ruchu wynosi zero. Ale kiedy cząstka pokonuje 300 tysięcy km / s - zdobywa zwykłą masę. Jednak ostatnio uważa się, że masa fotonu wynosi jednak zero. A następnie wartość wynikająca ze wzoru H * v = m * (c * c), jest masą relatywistyczną. Czym dokładnie jest masa fotonu? Formuła w rzeczy samej jest. Tylko że jest bardziej złożony i obliczenia wykonywane są przez wartość pędu danej cząstki.

Ponieważ energia E dla fotonu wynosi H * v, masę można określić na podstawie wzoru:

m = (H * v) / (c * c)

Ponieważ jednak foton, w rzeczywistości będący światłem, nie może zasadniczo istnieć przy prędkościach mniejszych niż "s" (300 tysięcy km / s), masa znaleziona powyżej jest poprawna tylko dla stanu ruchu.

Impuls można znaleźć poprzez

P = (M * v) / sqrt (1- (v * v) / (C * c))

Obecność pędu wskazuje energię. Rzeczywiście, jeśli w letni dzień, kiedy kładziesz rękę pod promieniami słońca, wtedy ciepło jest wyraźnie odczuwalne. Zjawisko to można wyjaśnić przez przeniesienie energii przez cząstkę o pewnej masie poruszającej się z dużą prędkością. To właśnie obserwuje się w odniesieniu do światła. Dlatego tak ważna jest masa i pęd fotonu, chociaż w tym przypadku nie zawsze można operować zwykłymi koncepcjami.

Na licznych forach w Internecie prowadzone sądebata o naturze światła i sposobie wykonywania obliczeń. Oczywiście, pytanie o to, co jest masa fotonu, nie można jeszcze uznać za zamknięty. Nowe modele umożliwiają wyjaśnienie zaobserwowanych procesów w zupełnie inny sposób. W nauce zawsze tak się dzieje: na przykład najpierw teoria Newtona została uznana za kompletną i logiczną, ale wkrótce stało się jasne, że potrzeba wielu poprawek. Mimo to, nic nie uniemożliwia wykorzystanie już znane właściwości strumienia świetlnego: mężczyzna dowiedział się za pomocą urządzeń do widzenia w ciemności; drzwi supermarketu otwierają się automatycznie przed gościem; sieci optyczne osiągnęły wcześniej niespotykane prędkości cyfrowej transmisji danych; oraz specjalne urządzenia pozwalają na konwersję energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną.

Dlaczego foton w spoczynku nie ma masy(i w ogóle nie istnieje)? Istnieje kilka wyjaśnień na ten temat. Po pierwsze, wniosek ten wynika z formuł. Po drugie - ponieważ światło ma charakter dualny (jest to zarówno fala, jak i strumień cząstek), to oczywiście koncepcja masy nie ma zastosowania do promieniowania. Po trzecie - logiczne: wyobraź sobie szybko obracające się koło. Jeśli przejrzysz, zamiast szprych widać mgiełkę, mgiełkę. Ale powinieneś zacząć zmniejszać prędkość rotacji, ponieważ mgła stopniowo zanika, a po całkowitym zatrzymaniu pozostają tylko szprychy. W tym przykładzie mgiełka to cząstka nazywana "fotonem". Można go obserwować tylko w ruchu i przy ściśle określonej prędkości. Jeśli prędkość spadnie poniżej 300 tysięcy km / s, foton znika.