与太話
光は波でもあり、粒子でもあります。粒子ととらえる場合は、光の一粒を光子と呼びます。そして光子の質量はゼロです。物質なのに重さがないという不思議な存在です。
光子のエネルギーEは、下記となります。
E=hν 式1
E;光子のエネルギー
h;プランク定数
ν;光の振動数
物質は波でもありますが、ド・ブロイによると
λ=h/mv 式2
λ;波長
h;プランク定数
m;粒子の質量
v;粒子の速度
一般的に波においては
λ=v/f 式3
λ;波長
v;速度
f;振動数
式2と式3から
h=mv^2/f=mv^2/ν 式4
光子なのでf=ν
式4を式1に入れると
E=mv^2 式5
E;光子のエネルギー
m;粒子の質量
v;粒子の速度
となります。
さて先に述べたように光子の質量はゼロです。そして光速は速いといえど有限です。よって光子のエネルギーはゼロとなります。光子を波として考えると、式1よりエネルギーはゼロでない値となりますが、粒子として考えると、式5よりエネルギーはゼロとなってしまいます。
考えられることは、光子は無限速度のときは質量ゼロだが、有限速度のときは質量ゼロではないのではないのか? ということです。つまり重力等の場の影響を受け、光子は質量を持っているのではないか? ということです。まぁ与太話ですけどね。
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