Δάσκαλε, έχει μάζα το φωτόνιο; – Υλικό Φυσικής

Όταν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διαδίδεται μέσα σε βαρυτικό πεδίο, το μήκος κύματός της αλλάζει. Αυτή την άποψη διατύπωσε ο Αϊνστάιν το 1911 και επιβεβαίωσαν πειραματικά ο Ρόμπερτ Πάουντ και ο Γκλεν Ρέμπκα το 1959.

Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία συχνότητας $f$ διαδίδεται κατακόρυφα προς τα κάτω από ένα σημείο που βρίσκεται σε ύψος $H$ πάνω από το έδαφος. Στο έδαφος, όπως επιβεβαιώθηκε πειραματικά, η συχνότητά του γίνεται:

$\boxed{f'=f+\frac{fg}{ c^2}H}\,\,\,\,(1)$

όπου $g$ είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας και $c$ η ταχύτητα του φωτός.

(α) Να προσδιορίσετε τη σχέση μεταξύ της ενέργειας $E_{\phi}$ ενός φωτονίου της δέσμης σε ύψος $H$ και της ενέργειάς του $E'_{\phi}$ στο έδαφος.

(β) Ένα σώμα σε ύψος $H$ πάνω από το έδαφος έχει κινητική ενέργεια ενέργεια $E_{\sigma}$ και κατευθύνεται κατακόρυφα προς τα κάτω. Πόση είναι η κινητική ενέργειά του $E'_{\sigma}$ όταν φθάσει στο έδαφος;

(γ) Να συγκρίνετε τη μορφή της σχέσης που μας δίνει την ενέργεια $E'_{\phi}$ του φωτονίου στο έδαφος και με τη σχέση που μας δίνει την ενέργεια $E'_{\sigma}$ του σώματος στο έδαφος. Ποια ποσότητα παίζει το ρόλο της μάζας του φωτονίου;

Οι απαντήσεις υπάρχουν εδώ:

Υπολογισμός της μάζας του φωτονίου – Πρότυπα Θέματα Φυσικής