by 
Από τη θεωρία τη σχετικότητας γνωρίζουμε ότι η ορμή p ενός φωτονίου ενέργειας Ε υπολογίζεται από τη σχέση p = E / c όπου c η ταχύτητα του φωτός. Μια εύλογη απορία: πώς είναι δυνατόν κάτι με μηδενική μάζα να έχει ορμή; Η απορία βέβαια έχει τη βάση της στην κλασική έκφραση της ορμής p = m.υ, όπου αν m = 0, τότε προκύπτει p = 0 σε συνδυασμό με την προβληματική διατύπωση ότι το φωτόνιο είναι και σωματίδιο. Στο βασίλειο του μικρόκοσμου όμως οι κβαντικές οντότητες είναι περίεργες: εμφανίζουν κάποτε σωματιδιακή και κάποτε άλλοτε κυματική συμπεριφορά, χωρίς να είναι τίποτε από τα δύο.
Στον πρώτο τόμο των περίφημων διαλέξεών του και συγκεκριμένα στο κεφάλαιο 34 με τίτλο Relativistic Effects in Radiation (34-9: The momentum of light) ο Richard Feynman μας βοηθά να αντιληφθούμε γιατί το φως μεταφέρει ορμή, χρησιμοποιώντας κλασική φυσική. Ας δούμε πώς το κάνει.
Ωραιότατο Αποστόλη!
Μεγαλοφυΐα ο Φέυνμαν και τόσο απλή σκέψη!!
Γεια σου Γιάννη. Τόσο απλή η σκέψη, που άνετα την παρακολουθεί ένας μαθητής!
Καλησπέρα Αποστόλη.
Πολύ καλή πράγματι, απάντηση στηριζόμενη σε τόσο απλή λογική!!!
Καλησπέρα Αποστόλη.
…το έκανε απλά και κατανοητά!
Έκανες διάνα Αποστόλη.
Ο Richard Feynman μας βοηθά να αντιληφθούμε (και μάλιστα ένας Έλληνας μαθητής με βάση την ύλη του) με πολύ απλό και κατανοητό τρόπο γιατί το φως μεταφέρει ορμή, ενώ η μάζα των φωτονίων είναι κατά την ειδική θεωρία μηδέν.
Να συμπληρώσω για το θέμα, αν μου επιτρέπεις.
Στην κλασική ηλεκτροδυναμική, μπορούμε γενικά να δείξουμε ότι το φως μεταφέρει ορμή χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις του Maxwell και το διάνυσμα Poynting.
Οι καθηγητές στο πανεπιστήμιο του Dartmouth Nichols και Hull το 1901 μέτρησαν πειραματικά την πίεση μιας ακτινοβολίας επιβεβαιώνοντας την πρόβλεψη της θεωρίας του Maxwell ότι το φως μεταφέρει ορμή, μετρώντας μια δύναμη μικρότερη από το βάρος ενός δεκάτου του μικρογραμμαρίου με ακρίβεια μικρότερη από ένα τοις εκατό (φοβερή ακρίβεια για την εποχή).
Καλησπέρα παιδιά και σας ευχαριστώ. Άρη εντυπωσιακή ακρίβεια πράγματι!
Εξαιρετική ανάρτηση Αποστόλη!!! Για την ορμή του φωτός υπάρχει μία ολόκληρη ιστορία η οποία έχει να κάνει με την ερμηνεία λειτουργίας του ακτινόμετρου Crookes. Την υπενθυμίζω μέσα από αυτό το άρθρο που είχα γράψει πριν από αρκετά χρόνια.
Καλημέρα σε όλους.
Αποστόλη σε ευχαριστούμε πολύ για την σημαντική και τόσο απλή και κατανοητή παρουσίαση.
Αν μου επιτραπεί να προσθέσω ως διευκρινίσεις:
Το φωτόνιο έχει μηδενική μάζα ηρεμίας, ενώ η σχετικιστική του μάζα δίνεται από τη σχέση m=E/c^2
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A6%CF%89%CF%84%CF%8C%CE%BD%CE%B9%CE%BF
Συνήθως από όσο γνωρίζω δε χρησιμοποιείται η έννοια της μάζας για το φωτόνιο, αλλά της ορμής, όπως πολύ σωστά αναφέρεις.
Ως ένα φωτόνιο εμφανίζει σωματιδιακή συμπεριφορά, αλλά όχι ως κλασικό σωματίδιο του μακρόκοσμου.
Η κυματική συμπεριφορά εμφανίζεται σε μεγάλο πλήθος.
Να είσαι πάντα καλά!
Αποστόλη, καλημέρα
Πράγματι, εντυπωσιακή με την απλότητά της, η δικαιολόγηση (και με κλασικούς όρους) της ορμής του φωτός.
Καλημέρα παιδιά και σας ευχαριστώ. Πάνο μου είχε κάνει εντύπωση το άρθρο σου. Η επιστήμη προχωρά μέσα από δοκιμές, λάθη και επανεκτιμήσεις.
Γεια σου Αποστόλη. Πολύ ωραίο. Ευχαριστούμε.
Απορία που μου δημιουργήθηκε.
Σύμφωνα με το σχολικό βιβλίο: “Κατά τη διάδοση ενός κύματος μεταφέρεται ενέργεια και ορμή από το ένα σημείο του μέσου στο άλλο, όχι όμως και ύλη.”
Σύμφωνα με τον Feynman: “Μήπως το ηλεκτρικό πεδίο μεταφέρει ορμή στο ηλεκτρόνιο; Η απάντηση είναι όχι, αφού σε ένα μεγάλο χρονικό διάστημα η μέση μεταβολή της ορμής του ηλεκτρονίου στον κατακόρυφο άξονα είναι ίση με μηδέν, λόγω της παλινδρομικής του κίνησης.”
Τελικά, ένα κύμα μεταφέρει ορμή (λόγω της ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου) ή όχι;
Γεια σου Γρηγόρη και σε ευχαριστώ. Αν κατάλαβα το ερώτημά σου, θα έλεγα ότι μέσω του κύματος μεταφέρεται ορμή από το ένα σωματίδιο στο άλλο εξαιτίας της αλληλεπίδρασής τους.
Καλησπέρα Γρηγόρη και Αποστόλη.
Γρηγόρη τι κατάλαβα εγώ από την παραπάνω πρόταση;
Όταν ένα ηλεκτρόνιο έχει τεθεί ήδη σε ταλάντωση, κάποια στιγμή που έφτασε σε αυτό το κύμα, το ηλεκτρονίο αυτό δεν θα παίρνει από κει και πέρα ορμή από το κύμα.
Την ορμή την πήρε τη στιγμή που έφτασε σε αυτό το κύμα και το έθεσε σε ταλάντωση.
Άρα το κύμα μεταφέρει ορμή, στα ηλεκτρόνια της θέσης x, που φτάνει κάθε στιγμή. Και επειδή διαδίδεται το κύμα, νέα ηλεκτρόνια, κάθε dt τίθενται σε ταλάντωση αποκτώντας ορμή, από το κύμα…