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光子は、質量がない場合、どのように勢いがありますか?

それは素晴らしい質問です!質量のないものが勢いを持つことができるということは直感に反するようです。これが故障です:

勢いと質量

* 古典物理学: 古典物理学では、運動量は質量速度(p =mV)として定義されます。これは、日常のオブジェクトにとって理にかなっています。同じ速度で移動するより重いオブジェクトは、軽いオブジェクトよりも勢いが大きくなります。

* 相対性: アインシュタインの特別相対性理論は、勢いの理解を拡大しました。勢いは、単なる質量倍の速度よりも基本的な概念であることを示しました。 相対性理論は、相対論的勢いの概念を導入しました 、質量とエネルギーの両方を含む。

光子と運動量

* 光子にはエネルギーがあります: 光の粒子である光子には質量がありませんが、エネルギーを運びます。 このエネルギーは、光の周波数に直接比例します(E =HF、Hはプランクの定数)。

* エネルギーと運動量: 相対性理論では、エネルギーと勢いが密接にリンクされています。 一方はもう一方に変換できます。 光子にはエネルギーがあるため、勢いもあります。

* 相対論的運動量方程式: 光子の相対論的運動量方程式は次のとおりです。P=E/C、ここでEはエネルギー、Cは光の速度です。

これは現実にどのように再生されますか?

* 光電効果: これを見る1つの方法は、光電効果です。 光が金属に輝くと、電子を緩めます。光子のエネルギーは電子に伝達され、勢いを与えます。

* 光圧力: 別のデモンストレーションは軽い圧力です。 光圧力は非常に少ないが、測定することができます。この圧力は、光子がオブジェクトが吸収または反射されたときに運動量をオブジェクトに移した結果です。

要約:

光子は、質量がないにもかかわらず、エネルギーを運ぶので勢いがあります。これは、エネルギーと勢いが根本的にリンクされている特別相対性理論の原則によって説明されています。光電効果と光圧に見られるように、これは実際の結果をもたらします。

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