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光子的质量是多少?

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无静止质量物体,譬如光子亦有动量。光子动量计算公式为:
$$p = \frac{h}{\lambda } = \frac{E}{c}$$
其中 $\lambda $ 为光子波长、E 为光子总能量。
光子的动能也就是单个光子的总能量为 $E = m{c^2}$ ,m 为光子的动质量,光子运动时仍具有动质量,因此也具有动量 $p = mc = \frac{{h\nu }}{{{c^2}}}c = \frac{{h\nu }}{c} = \frac{h}{\lambda }$ 。光子总能量与光波的频率 $\nu $ 相关, $E = h\nu $ ,如果知道光波的频率ν,就可求出光子的动质量 $m = \frac{{h\nu }}{{{c^2}}}$
光子存在动能和动量的事实依据:
光有光压,可推动光帆,可作光镊操控微粒,可打在光电池板上发电,可以认为光是有动能和动量的。否定了光的动能实际上也否定了光的动量。用质能关系,那光的动能等于光的能量 $E = \frac{{{m\_0}}}{{\sqrt {1 - \frac{{{c^2}}}{{{c^2}}}} }}{c^2} = \frac{0}{0}{c^2}$ ,是算不出的,但可以理解为0/0再乘以c^2,整个结果不是0。
(来自: https://www.zhihu.com/question/615092076/answer/3198323780
## 没有质量的光子,为什么有动量?
作者:粲老师 科研行业 博导
提出这个问题,估计是由经典力学情况下动量的计算方法 $p = mv$ 出发,结合光子没有静质量,而得出了光子不应有动量这一矛盾的结果。但是,经典力学,或者说牛顿力学,只是低速情况下的近似结果。尽管这个近似结果可以解决日常能见到的绝大多数的问题,但是在接近或达到光速的情况下,经典力学将不再适用。在狭义相对论的情况下,能量E、动量p、静质量m0之间的关系是 ${E^2} = {(pc)^2} + {({m\_0}{c^2})^2}$ ,三者通过光速c互相联接了起来。看这个式子的形式,能想到什么?是不是就是勾股定理的形式?没错,狭义相对论情况下,能量、动量、静质量之间的关系可以用一个直角三角形来表示:

通过这个三角形,你可以理解,没有静质量的光子,也就是上边三角形的一个直角边边长为0的情况,其总能量,也就是斜边,完全等同于于它的动量,也就是另一直角边。另一个极端的例子,一个在某一坐标系下静止的、不稳定的、马上就会衰变成两个光子的 ${\pi ^0}$ 粒子,它对应的三角形是动量边边长为0的一个直角三角形,那它在这一坐标系下的衰变的能量,也就是三角形斜边,则完全等同于它的静质量,也就是另一个直角边。所以,没有静质量的光子,有动量并不矛盾。
作者:粲老师
链接:https://www.zhihu.com/question/565529179/answer/2778527935
来源:知乎
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