Aká je hmotnosť fotónu?

Ľudia už dávno zvykli na skutočnosť, že jeden z nichcharakteristiky akejkoľvek hmoty je hmotnosť. Je neoddeliteľnou súčasťou nielen veľkých objektov ako sú planéty a hviezdy, ale aj ich analógy z neviditeľného mikrokozmu - protónov a elektrónov. Sir Isaac Newton vo svojej dobe skvelo dokázal vzťah medzi gravitačnými silami a hmotou, ktorú má telo. V rámci svojej teórie sa stále úspešne vykonávajú výpočty nebeskej mechaniky. V čase po vytvorení Newtonovej teórie bolo nevyhnutné vykonať podstatné zmeny, pretože niektoré javy zostali nevysvetliteľné. Tento problém riešil A. Einstein, keď formuloval svoju "špeciálnu teóriu". Súčasne sa objavila slávna rovnica E = m * (c * c), ktorá naznačovala vzájomný vzťah energie, hmotnosti a rýchlosti svetla. Aplikáciou vzorca na častice sa rýchlo ukázalo, že hmotnosť fotónu (častice svetla) je nulová. Na prvý pohľad to odporuje zdravému rozumu, ale je to všetko. Hmotnosť fotónu pri nulovej rýchlosti jeho pohybu je nula. Ale keď častice prekoná 300 tisíc km / s - získava obvyklú hmotnosť. Nedávno sa však predpokladá, že hmotnosť fotónu je nulová. A potom hodnota, ktorá vyplýva z vzorca H * v = m * (c * c), je relativistická hmotnosť. Takže čo presne je hmotnosť fotónu rovnaká? Vzorec je skutočne. Iba je zložitejšia a výpočet sa uskutočňuje prostredníctvom hodnoty hybnosti danej častice.

Keďže energia E pre fotón je H * v, hmotnosť sa dá určiť podľa vzorca:

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

Ale keďže fotón, v skutočnosti je svetlo, nemôže v princípe existovať pri rýchlosti menšej ako "s" (300 tisíc km / s), hmotnosť nájdená vyššie je správna len pre stav pohybu.

Impulz možno nájsť prostredníctvom

p = (m * v) / sqrt (1- (v * v) / (c * c))

Prítomnosť hybnosti naznačuje energiu. V skutočnosti, ak by sme nahradiť ruky pod slnečnými lúčmi, jasne cítil teplo na letný deň. Tento jav sa dá vysvetliť tým, prenosom energie akékoľvek častice, ktorá má špecifickú hmotnosť, ktorá sa pohybuje vysokou rýchlosťou. To je to, čo možno pozorovať vo vzťahu k svetu. Z tohto dôvodu, hmotnosť a hybnosť fotónu je tak dôležité, aj keď v tomto prípade nie je vždy možné pracovať s obvyklými koncepty.

Na mnohých fórach na internete sú vedenédiskusia o povahe svetla ao tom, ako vykonávať výpočty. Je zrejmé, že otázka, o akú hmotnosť fotónu sa rovná, ešte nemožno považovať za uzavretú. Nové modely umožňujú vysvetliť pozorované procesy úplne iným spôsobom. V oblasti vedy sa to vždy deje: Napríklad nová Newtonova teória bola považovaná za úplnú a logickú, ale čoskoro sa ukázalo, že je potrebných niekoľko pozmeňujúcich a doplňujúcich návrhov. Napriek tomu nič neumožňuje teraz používať známe vlastnosti svetelného toku: človek sa naučil vidieť pomocou nástrojov tmou; dvere supermarketu sa automaticky otvoria pred návštevníkom; optické siete dosiahli predtým bezprecedentné rýchlosti digitálneho prenosu údajov; a špeciálne zariadenia umožnili premeniť energiu slnečného žiarenia na elektrickú energiu.

Prečo fotón v kľude nemá hmotu(a vôbec neexistuje)? Existuje niekoľko vysvetlení. Po prvé, tento záver vyplýva z vzorcov. Druhý - pretože svetlo má dvojaký charakter (ako vlny a prúdu častíc), je zrejmé, že koncept hmoty úplne nepoužiteľná na žiarenie. Po tretie - logické: predstavte si rýchlo sa otáčajúce koleso. Ak sa pozriete cez to miesto lúčov možno vidieť hmla, opar. Ale je nutné začať znižovať rýchlosť otáčania, ako hmla postupne mizne, a to iba lúče sú u úplného zastavenia. V tomto príklade je zákal čiastočka nazývaná "fotón". Dá sa pozorovať len v pohybe a s prísne definovanou rýchlosťou. V prípade, že rýchlosť klesne pod 300 tis. Km / s, fotón zmizne.