Kandungan
- TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
- Foton Tidak Memiliki Mass Inersia dan Tidak Mental Relativistik
- Photons Memiliki Momentum
- Cahaya Telah Terjadi oleh Graviti
Apabila anda mula-mula mendengarnya, idea bahawa cahaya boleh mempunyai massa mungkin kelihatan tidak masuk akal, tetapi jika ia tidak mempunyai massa, mengapa ringan dipengaruhi oleh graviti? Bagaimana mungkin sesuatu tanpa jisim dikatakan mempunyai momentum? Kedua-dua fakta tentang cahaya dan "zarah cahaya" yang dipanggil foton mungkin membuat anda berfikir dua kali. Memang benar bahawa foton tidak mempunyai jisim inersia atau massa relativistik, tetapi ada lebih banyak cerita daripada jawapan asas itu.
TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
Foton tidak mempunyai jisim inersia dan tiada jisim relativistik. Eksperimen telah menunjukkan bahawa foton mempunyai momentum, walaupun. Relativiti khas menerangkan kesan ini secara teoritis.
Graviti menjejaskan foton dengan cara yang sama seperti bagaimana ia memberi kesan kepada perkara. Teori graviti Newton akan melarang ini, tetapi keputusan eksperimen mengesahkan ia menambah sokongan kuat untuk teori relativiti umum Einstein.
Foton Tidak Memiliki Mass Inersia dan Tidak Mental Relativistik
Jisim inersia adalah jisim seperti yang didefinisikan oleh hukum kedua Newton: a = F / m. Anda boleh memikirkan ini sebagai rintangan objek untuk mempercepatkan apabila daya digunakan. Foton tidak mempunyai daya tahan sedemikian dan bergerak pada kelajuan terpantas yang mungkin melalui ruang angkasa - kira-kira 300,000 kilometer sesaat.
Mengikut teori relativiti khas Einstein, objek apa pun dengan massa bernafas menguasai massa relativistik kerana ia meningkatkan momentum, dan jika ada sesuatu yang dapat mencapai kelajuan cahaya, ia akan mempunyai massa tak terbatas. Oleh itu, adakah foton mempunyai jisim tak terhingga kerana mereka bergerak pada kelajuan cahaya? Oleh kerana mereka tidak pernah berehat, ia masuk akal bahawa mereka tidak boleh dianggap mempunyai massa beristirahat. Tanpa jisim beristirahat, ia tidak boleh ditingkatkan seperti orang lain yang relativistik, dan inilah sebabnya cahaya mampu bergerak dengan cepat.
Ini menghasilkan set undang-undang fizikal yang konsisten dengan percubaan, jadi foton tidak mempunyai massa relativistik dan tiada massa inersia.
Photons Memiliki Momentum
Persamaan p = mv mentakrifkan momentum klasik, di mana p adalah momentum, m adalah jisim dan v adalah kelajuan. Ini membawa andaian bahawa foton tidak boleh mempunyai momentum kerana ia tidak mempunyai massa. Walau bagaimanapun, hasil seperti eksperimen Compton Scattering yang terkenal menunjukkan bahawa mereka mempunyai momentum, seperti mengelirukan seperti yang dijangkakan. Sekiranya anda menembak foton pada sebuah elektron, mereka menyebarkan dari elektron dan kehilangan tenaga dengan cara yang konsisten dengan pemuliharaan momentum. Ini adalah salah satu daripada bukti utama saintis yang digunakan untuk menyelesaikan pertikaian sama ada cahaya berkelakuan seperti zarah dan kadang kala gelombang.
Ekspresi tenaga umum Einstein menawarkan penjelasan teoretik mengapa ini benar:
E2 = p2c2 + mberehat2c2
Dalam persamaan ini, c mewakili kelajuan cahaya dan mberehat adalah jisim lain. Walau bagaimanapun, foton tidak mempunyai massa beristirahat. Ini menulis semula persamaan sebagai:
E2 = p2c2
Atau, lebih mudah:
p = E / c
Ini menunjukkan bahawa foton berkuasa tinggi mempunyai lebih banyak momentum, seperti yang anda jangkakan.
Cahaya Telah Terjadi oleh Graviti
Graviti mengubah arah cahaya dengan cara yang sama ia mengubah perjalanan perkara biasa. Dalam teori graviti Newton, daya hanya mempengaruhi benda dengan massa inersia, tetapi relativiti umum adalah berbeza. Matter berperang seumur hidup, yang bermaksud bahawa perkara yang bergerak dalam garis lurus mengambil jalan yang berbeza di hadapan ruang melengkung. Ini memberi kesan kepada perkara, tetapi ia juga memberi kesan kepada foton. Apabila saintis mengamati kesan ini, ia menjadi bukti utama bahawa teori Einstein betul.