Πώς τα φωτόνια έχουν ορμή αν δεν είναι μάζα;
ορμή και μάζα
* Κλασική φυσική: Στην κλασσική φυσική, η ορμή ορίζεται ως ταχύτητα μάζας χρόνου (P =MV). Αυτό έχει νόημα για τα καθημερινά αντικείμενα. Ένα βαρύτερο αντικείμενο που κινείται με την ίδια ταχύτητα έχει περισσότερη ορμή από ένα ελαφρύτερο αντικείμενο.
* Σχετικότητα: Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν επέκτεινε την κατανόησή μας για την ορμή. Έδειξε ότι η ορμή είναι μια πιο θεμελιώδη έννοια από την ταχύτητα των μαζικών χρόνων. Η σχετικότητα εισήγαγε την έννοια της Relativistic Momentum , που περιλαμβάνει τόσο τη μάζα όσο και την ενέργεια.
Φωτόνια και ορμή
* Τα φωτόνια έχουν ενέργεια: Τα φωτόνια, τα σωματίδια του φωτός, δεν έχουν μάζα αλλά φέρουν ενέργεια. Αυτή η ενέργεια είναι άμεσα ανάλογη με τη συχνότητα του φωτός (E =HF, όπου το H είναι σταθερά του Planck).
* Ενέργεια και ορμή: Στη σχετικότητα, η ενέργεια και η ορμή συνδέονται στενά. Κάποιος μπορεί να μετατραπεί στο άλλο. Δεδομένου ότι τα φωτόνια έχουν ενέργεια, έχουν επίσης ορμή.
* Σχετικιστική εξίσωση ορμής: Η σχετικιστική εξίσωση ορμής για τα φωτόνια είναι:p =e/c, όπου e είναι η ενέργεια και το C είναι η ταχύτητα του φωτός.
Πώς παίζει αυτό στην πραγματικότητα;
* Το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα: Ένας τρόπος που βλέπουμε αυτό είναι στο φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα. Όταν το φως λάμπει σε ένα μέταλλο, μπορεί να χτυπήσει τα ηλεκτρόνια χαλαρά. Η ενέργεια του φωτονίου μεταφέρεται στο ηλεκτρόνιο, δίνοντάς της ορμή.
* Ελατική πίεση: Μια άλλη επίδειξη είναι η ελαφριά πίεση. Ενώ η ελαφριά πίεση είναι πολύ μικρή, μπορεί να μετρηθεί. Αυτή η πίεση είναι το αποτέλεσμα των φωτονίων που μεταφέρει ορμή σε ένα αντικείμενο όταν απορροφάται ή αντανακλάται.
Συνοπτικά:
Τα φωτόνια, παρά το γεγονός ότι δεν έχουν μάζα, έχουν ορμή επειδή φέρουν ενέργεια. Αυτό εξηγείται από τις αρχές της ειδικής σχετικότητας, όπου η ενέργεια και η ορμή συνδέονται θεμελιωδώς. Αυτό έχει συνέπειες σε πραγματικό κόσμο, όπως φαίνεται στο φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα και στην ελαφριά πίεση.
