Voisiko joku selittää mahdollisimman helpolla tavalla, kuinka fotonilla voi olla energia, mutta ei massaa, jos suhteellisuuteorian mukaan energia on massaa ja massa energiaa?
Fotonin energia
Anonyymi
191218
0Äänestä
Muut lukivat myös
Ketjusta on poistettu 5 sääntöjenvastaista viestiä.
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 19
Vanhimmat
Onhan sillä relativistinen massa.
Helppoa tapaa ei ole, mutta hakemalla vaikka "photon energy physics " Youtubesta saat monia videoita aiheesta.
Jos auringon säde osuu kasvoihisi, se lämmittää, ruskettaa ja ku silmäluomet ovat kiinni, näet punaisena hohtavaa valoa. Jos on pimeää, valon avulla näet ympäristön ja tulet itsekin näkyväksi. Massan puuttumisen huomaat siitä, ettei se valo paina, ei työnnä tai vastusta.
Sähkökentän energia tilavuusyksikköä kohti on W = (1/2) e E^2. Myös magneettikentällä on energia vastaavasti. Fotoni on värähtelevien s- ja m-kenttien aaltopaketti, joka etenee tyhjiössä nopeudella c.
Tuossa e on "epsilon0" eli tyhjiön permittiivisyys. E edustaa sähkökenttää.
Fotonille
E = h f
Massalliselle hiukkaselle
E = m c^2
Voidaan myös kirjoittaa
m = h f /c^2
Erityisesti suuren energian (suuri f) fotoni voi käyttäytyä monissa tilanteissa myös massallisen hiukkasen tavoin. Massahan on pieneen tilaan sullottua energiaa.
Tuossa m tarkoittaa lepomassaa.
Wikistä:
Toisen yhtälön m tarkoitti lepomassaa.
Kolmannen yhtälön m ei suinkaan tarkoita fotonin lepomassaa (mikä on aina nolla) vaan sellaisen massallisen hiukkasen lepomassaa jolla on sama energia kuin kyseisellä fotonilla.
Kolmas yhtälö on siis harhaanjohtava ilman lisämäärittelyjä, koska siinä oletetaan että ensimmisen ja toisen yhtälön energiat ovat yhtäsuuret, eikä sellainen oletus yleisesti ottaen ole oikea, vaan lähes aina väärä, mutta oikea kyseisen oletuksen vallitessa.
Yhtälöt pitäisi siis kirjoittaa muodossa:
1) E1 = h f
2) E2 = m2 c^2
Mikäli E1 = E2, niin m2 = h f /c^2, muuten yhtälö on virheellinen.
m1 taas on aina tasan nolla.
Fotonilla on liikemassa mutta ei lepomassaa. Tämä tarkoittaa sitä, että fotoni joko etenee (tyhjiössä) nopeudella c tai häviää pysähtyessään.
Fotonit pysähtyy myös savustuspöntössä.
Ainoastaan siinä tapauksessa että pöntön seinät on nokiset. Muuten fotoni jää pönttöön ikuisesti notkumaan.
Aloittajan kannattaa lukea suuhteellisuusteoriasta tuo kohta uudestaan ja esittää asia oikeassa muodossa. Kaikkea voi vääristää.
Aloittaja käytännössä pyytää selittämään kvanttisähködynamiikan eli QED:n mahdollisimman helpolla tavalla. Itse fysiikkaa pääaineena aikanani opiskelleena en siihen olisi pystynyt edes silloin, kun aktiivisesti olin mukana materiaalifysiikan tutkimuksessa.
Jonkinlaista tuntumaa aiheeseen voi yrittää saada tutustumalla Richard Feynmanin aiheesta kirjoittamaan kirjaan, joka on myös suomennettu:
QED: valon ja aineen ihmeellinen teoria
Richard P. Feynman
Netistä tuon kirjan löytää englanninkielisenä esimerkiksi Library Genesis palvelusta. Feynmanin luennot aiheesta löytyvät Youtubesta:
https://www.youtube.com/watch?v=LPDP_8X5Hug&list=PLF-zAOmjWIRaRkvRN3DPJUOQfGEnx4in3&index=1
Gravitaatio vaikuttaa myös sähkömagneettiseen säteilyyn. Massa on vain tapa luonnehtia gravitaatiovuorovaikutuksen suuruutta. Energia ei ole aina massaa (fotoni), mutta massa on energiaa.
Kun Einstein laski valon taipumaa Auringon ohituksessa, hänen ensimmäisissä laskelmissaan oli virhe. Niissä ei oltu huomioiti fotonin energian suhteen ekvivalenttia massaa, joka aiheuttaa puolet 1,72 " poikkeamasta ja toisen puolen aiheuttaa avaruuden kaartuminen.
Nyt kuullostaa oudolta. Valon on aina sanottu kulkevan suoraan kaareutuvan avaruuden kaareutumisen mukaan. Nyt kuitenkin väitit että se ei kulkisikaan suoraan vaan poikkeaisi avaruuden kaareutumisen määräämästä suunnasta.
Laitapa linkkiä artikkeliin tai sivustoon jossa tuo väite on esitetty.
Positroni on elektronin antihiukkanen. Kun se kohtaa elektronin, tapahtuu annihilaatio, jonka seurauksena lähtee kaksi fotonia vastakkaisin suuntiin. Fotonien energia vastaa positronin ja elektronin lepomassaa.
Suurienergiaisesta fotonista voi syntyä positroni/elektroni-pari eli ilmiö toimii myös toisin päin. Tällöin liikemäärän säilymislain toteuttamiseksi tarvitaan "tueksi" jokin atomiydin.