作业帮光子能量块
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/23 17:10:34
光子能量块
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光子能量块
爱因斯坦先生关于质量与能量关系的公式E=mc2是这个意思：任何物质所具有的质量与光速平方的乘积等于它所具有的全部能量.光速在这里是一个常数,一个不变的常数,所以,物质的质量和能量具有线性守恒关系,质量越大能量越大,反之同样成立.
对于单个光子,它具有内禀质量,即它静止质量为零,而动质量等于hf/c2(因为h,f,c都是常数,所以光子动质量也应该是个常数,具体怎样确定,那是高等数学里关于同阶无穷小之比为常数的推倒,您应该还不懂)因此,它在介质里传播时,只是速度降低,而能量却并没有改变,还是E=hf.
问题补充：
光的质量仅仅在谈单个光子的时候才有意义,对于一束光一般不谈质量概念.由于一般反射和折射频率不变,在这样的情况下单个光子的动质量是不变的.
楼主还忽略了一个问题：
光在进入介质时,不仅发生折射,还要同时发生反射（没有全折射,如果有,那只能是真空,有全反射现象）.光的总能量除了光子本身的能量外还与光强度有关系,一束光被介质的反射和折射分成两束后,它们各自的光子本身的能量没有变,但是比起原来的那束光来说,光强度变小了,将两束光的总能量加在一起,应该与原来是相同的（当然这样是忽略了在反射和折射介质中损失的哪些）.
之前bradndon_1002批评我将光子运动局限在经典力学里,我仔细想了一下,他批评得是,在此先向楼主道歉.我想做一个修正：光束在介质中传播时,速度V是小于真空光速C了,但对于单个光子来说,这并不意味着它能量减小了.您想,如果一束光通过一块玻璃发生折射,假设它是从真空进入玻璃然后又从玻璃穿出,在两次处于真空中时,这束光的速度肯定都为C,只是在玻璃里为V,所以,单个光子的能量没变,光子速度在介质里降低仅仅只表示它速度降低,没有影响单个光子的能量.至于在宏观上,介质会吸收或过滤一部分光子,使光强度降低,就像有色玻璃.
楼主就是要明确一点,爱因斯坦先生将光速做为我们这个世界的速度上限（目前的官方承认的解释,先不考虑是否正确）,是因为光的运动不适用于任何参考系,且光速跟光源运动无关,由此,爱老先生说光速仅仅是一个常数,一个在宇宙形成就存在的常数.对于我们这些不具有内禀质量的物质来说,我们的质量随运动速度增加而增加,但对于频率恒定的光子,它的动质量恒定,所以质量在此是一个不依赖于速度大小的常量,所以,对于单个频率恒定的光子,能量也恒定.
说了好多,好累啊,