光子の運動量についての質問です。
- アインシュタインは、プランク定数をh[J*s]、光速をc[m/s]として、振動数ν[Hz]の光子の運動量pをp = E/c = hν/c = h/λと考えた。
- しかし、質問者は運動量をmcと考えた場合、p = mc = (mc^2)/2 × 2/c = 2E/cとなり、p=E/cと一致しないことを指摘している。
- なぜp=E/cとなるのか、教えて欲しい。
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光子の運動量についての質問です。
高校物理の質問です。 『アインシュタインは、プランク定数をh[J*s]、光速をc[m/s]とすると、振動数ν[Hz]の光子が p = E/c = hν/c = h/λ (p:運動量 h:プランク定数 ν:振動数 c:光速 λ:波長) を持つと考えた。』 と教科書に書かれているのですが、p=E/cが理解できません。 Eが光子1個の持っているエネルギーである事を考慮して力学の運動量に置き換えて考えてみたのですが、 p = mc = (mc^2)/2 × 2/c = 2E/c (p:運動量 c:物体の速度 m:物体の質量) となり、p=E/cと一致しませんでした。 どうしてp=E/cとなるのか教えてください。 よろしくお願いいたします。
- kukukucyan
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これは特殊相対論のエネルギーと運動量の関係式から出てくるものです。以下の式です。 E^2=(mc^2)^2+(cp)^2 ―(1) 光（子）は質量が0ですので、m=0と置くと、 E^2=+(cp)^2 になります。これより、 E=cp ∴p=E/c ―(2) が出て、お示しの関係式となります。 P.S. 速度が0だとすると、運動量pも0になるので、(1)は、 E^2=(mc^2)^2 となり、有名な質量とエネルギーの関係式、 E=mc^2 が出て来ます。
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お礼
とてもわかりやすかったです。 丁寧な回答をしてくださり、ありがとうございました!