光子有质量吗?(光子没质量怎么还会被黑洞抓住)
光子没有质量,所以才能达到光速,别忘了光子有波粒二向性。带质量的物体由相对论知是永远不能被加速到光的速度的,因为速度越大,其质量也越大,增加它速度要的能量就越大...
现在我来为大家分享一下关于光子有质量吗 的问题,希望我的解答能够帮助到大家。有关于光子有质量吗 的问题,我们开始谈谈吧。
光子有质量吗?
光子没有质量,所以才能达到光速,别忘了光子有波粒二向性。带质量的物体由相对论知是永远不能被加速到光的速度的,因为速度越大,其质量也越大,增加它速度要的能量就越大,接近光速,质量就接近无穷大,没有能量能把其加速到光速。其有能量,是因为它有波的性质,而不是E=MC^2,电磁波有振动而有能量。
黑洞这个呢,其实是一个空间的扭曲,空间因为力的原因不在平坦,所以我们形象地称之洞,黑洞。光子还是沿着它自己的直线向着走的,不过这条直线是在扭曲平面上的直线,我们观察着不是直的,所以我们认为是被吸进去了
光子有质量吗
光子的静止质量为零, 光子的质量不为零
光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压。也称为辐射压强。当物体完全吸收正入射的光辐射时,光压等于光波的能量密度;若物体是完全反射体,则光压等于光波能量密度的2倍。这个关系可以由经典电磁理论得到,也可以直接由光的量子理论得到。麦克斯韦依据经典电磁理论首先指出了光压的存在。1899年,俄国物理学家列别捷夫用实验测得了光压,证实了麦克斯韦的预言。光压的存在说明了电磁波具有动量,因而是电磁场物质性的有力证明。爱因斯坦光子假设又进一步说明了光压存在的合理性。
光压很小,如果阳光直射到地面,并且光被地面全部吸收,那么地面所感受到的光压也只有4.5×10-6帕。
一、测量光压的实验
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列别捷夫所用仪器的主要部分是一用细线悬挂起来的极轻的悬体R,其上固定有小翼a及b,如图1示,其中一个涂黑,另一个是光亮的。将悬体R置于如图2所示的真空容器G内。借助透镜及平面镜系统将由弧光灯B发出的光线射向小翼中的一个。由于作用在小翼上的光压力,使悬体R转动。转动的大小,可借助望远镜及固定在轴线上的小镜观察到。移动双镜能使光射在涂黑的小翼上。比较两种情况下悬体转动的大小,列别捷夫测得,涂黑表面所受的光压力比反射表面所受的光压力小一半,与理论完全符合。
借助薄片P1使光流的一部分射到温差电池T上可以度量入射光能量的大小,因而可以对理论作出定量的验证。
二、光压的量子理论解释
按照光子说的观点,光压是光子把它的动量传给物体的结果。设频率为υ的单色光,每秒垂直入射到物体表面每平方米上的能量为E,则每秒垂直入射到物体表面每平方米上的光子数为N=E/(hυ)。因为每一个光子具有动量p= hυ/c,当光子被物体所吸收时,每个光子传给物体的动量为p= hυ/c,如果入射光子全部被物体所吸收,则物体表面每平方米在每秒内所获得的动量应等于N·p=E/c。物体表面每平方米在每秒内所获得的动量,即光作用在这个面上的光压为E/c。当光子被物体所反射时,光子的动量从+hυ/c变到-hυ/c,则每个光子传给物体的动量为2p=2 hυ/c。如果入射光子全部被物体所反射,则作用在物体表面上的光压力为N·2p=2E/c。
在一般情况下,当物体表面的反射系数为ρ时,则在每秒内入射的全部N个光子中,有(1-ρ)N个被吸收而ρN个被反射,所以作用于物体表面上的光压为
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根据列别捷夫的测量,光压力的数值在测量的误差范围内与理论值符合得很好。
既然光子有质量,怎么解释在光速下它的质量是否无限增加呢?
光子在运动中是有质量的,也就是有惯性质量,,而没有静止的质量,也就是没有静止的惯性质量,还有,如果广义相对论中的等效原理正确,那么,惯性质量和引力质量就可以合并成“质量”了,因为它们无法区分,那为什么要用两个名词呢?因为它们在学习的过程中,是实用的。对于LZ的另一个问题,我们不得而知,先来看一个公式:m=m’/根号(1-(v/C)平方),其中m表示运动中物体的质量,m'表示物体的静止质量,v表示物体的速度,c表示光速,显然m'和c是定值,那么变化的只有v和m 这个公式由洛轮滋变换得来,同样,尺缩和钟慢效应都是由洛轮滋变换的一组公式得来,爱因斯坦是在得出了这个公式后才说以光速运动的物体应该有无穷大的质量,显然,当v趋近于c的时候分式分母趋近于零,于是等式右边趋近于无穷大,所以,m趋近于无穷大,即此时物体的运动速度趋近于无穷大,当v=c时,则分式分母为零,显然此时等式没有意义,当v也表示光的速度时,就不用说了吧!当v是实物,那么此实物永远无法等于c,只能无限的趋近于c,因为实物的v一但等于c,那么等式无意义,更不用说v大于c的时候了,所以为了这个等式有意义,爱因斯坦同志为了让自己的理论成立,只能说光速是极限速度!
光子没质量怎么还会被黑洞抓住
光子不是没有质量,它只是没有静止质量。
光子有动量,只能以光速运动。运动中的光子能量,比如光电效应、比如光压,都说明运动中的光子是具有能量的。光子由于无法静止,所以它没有静止质量。
按照质能方程,E=mc^2=hν,可得m=hν/c^2,这儿的质量是光子的相对论质量。
既然光子具有动量,那么它也当然会被黑洞“抓住”。
其实按照广义相对论,光子并不是被黑洞抓住的,而是由于黑洞附近空间变形,光子只是在变形后的空间中仍然沿短程线在运动。只是空间在黑洞中收缩到自我封闭了,所以光子也被封闭住了。
好了,今天关于“光子有质量吗 ”的话题就到这里了。希望大家通过我的介绍对“光子有质量吗 ”有更全面、深入的认识,并且能够在今后的学习中更好地运用所学知识。