Si un electrón y un fotón tienen la misma longitud de onda de De Broglie, ¿cómo se comparan su energía cinética y su energía total?

El momento [matemática] p [/ matemática] está relacionado con la longitud de onda [matemática] \ lambda [/ matemática] por [matemática] p = h / \ lambda [/ matemática].

Entonces, si la longitud de onda es la misma, el impulso es el mismo.

La energía relativista (cinética más energía de reposo) viene dada por

[matemática] E ^ 2 = (pc) ^ 2 + (mc ^ 2) ^ 2 \ ddots (1) [/ matemática]

mientras que la energía kinetc está dada por

[matemática] T = E-mc ^ 2 \ ddots (2) [/ matemática]

donde m es la masa y c la velocidad de la luz.

Como m = 0 para un fotón, toda su energía es cinética, E (fotón) = T (fotón) = pc.
(Un fotón siempre se mueve a la velocidad de la luz).

Un electrón tiene una masa distinta de cero, por lo que de la ecuación anterior, dado que p es el mismo en los dos casos, el electrón tiene más energía total que el fotón.

Para descubrir cuál es la energía cinética del electrón en relación con los fotones, piense en la ecuación (1) como el teorema de Pitágoras que describe un triángulo rectángulo, con hipotenusa [matemática] E [/ matemática] y dos lados, uno de longitud [matemática] a = pc [/ math] que es fijo e igual a la energía cinética de los fotones, y otro lado de la longitud [math] b = mc ^ 2. [/matemáticas]

Entonces [matemáticas] E ^ 2 = a ^ 2 + b ^ 2 [/ matemáticas]

y tenemos que descubrir cómo

[matemáticas] T = Eb [/ matemáticas]

se relaciona con [matemáticas] a. [/matemáticas]

Bueno, la desigualdad triangular (una relación matemática geométrica) nos dice que

[matemáticas] Eb <a. [/ matemáticas]

Entonces, concluimos que la energía cinética del electrón es menor que la de la energía cinética del fotón.

Las dos partículas tienen la misma longitud de onda

la energía del electrón E (e) = p ^ 2 / 2m (e) = (h ^ 2 / Lambda ^ 2) (1 / 2m (e))

La longitud de onda es la misma

mantener la misma longitud de onda

E (fotón) = (hc) / Lambda;

entonces E (e) / E (fotón) = K / Lambda. donde K = (h / (2.m (e) .c))

por lo tanto, la energía del electrón será mucho mayor que la energía del fotón de la misma longitud de onda.

El fotón es un paquete de ondas, que incluye las dimensiones cuarta y quinta. Este paquete multidimensional distorsiona solo un continuo continuo espacio-tiempo (prefiero llamar a esta línea cósmica continua de espacio-tiempo de campo físico llamada Cosmos).

El electrón distorsiona más líneas de campo físico llamadas Cosmos, lo que significa más continuos espacio-tiempo.

Ambas son formas de energía limitada y en movimiento que busca alcanzar tantos grados de libertad como sea posible. (La energía del Big Bang)

En mi opinión, no puede haber masa física en reposo absoluto.

Pero la masa física aparece como una interpretación cuando una partícula distorsiona más continuos de tiempo espacial (varias líneas de Cosmos)

El fotón, por distorsionar solo un continuo espacio-tiempo, se interpreta como una partícula sin masa.

¿Cuál tiene más energía? No lo sé, pero sé que es una buena idea para el Premio Nobel. ( Es sólo una broma)

La longitud de onda de De Broglie de una partícula viene dada por

Lambda = h / p

P-momentum

Por simple cálculo se puede demostrar que

P = √2mKE. m-masa

Entonces nuestra fórmula resulta ser

Lambda = h / √2mKE

Dado que sus longitudes de onda (lambda) son iguales.

Si conectamos los valores de masa de electrones y masa relativista de fotones y los resolvemos matemáticamente, podemos comparar allí KE.

La ecuación que quieres es esta:

[matemáticas] E_ {tot} = hc / \ lambda_ {dB} = E_K + mc ^ 2 [/ matemáticas]

… ahora puedes resolverlo. Como las longitudes de onda de deBroglie son las mismas, las energías totales son las mismas. Pero las masas no lo son, por lo que las energías cinéticas son diferentes … con más energía cinética que va al electrón.

Para completar: [matemáticas] E_K = (\ gamma -1) mc ^ 2 [/ matemáticas]

Como tienen la misma longitud de onda λ, por de Broglie tienen el mismo impulso p = h / λ . Para el caso de la energía cinética, hay dos formas de responder la pregunta.

Forma fácil. Como regla general, los fotones tienen un momento insignificante, por lo que cualquier fotón con el mismo momento que un electrón debe tener una cantidad asombrosa de energía cinética en comparación con el electrón.

Manera difícil. Suponiendo un electrón no relativista, es decir, p << mec ( me la masa del electrón), el electrón tiene energía cinética ½ p ² / me, mientras que el fotón tiene energía cinética y energía total pc . Suponiendo que p << mec tenemos ½ p ² / me , es decir, la energía cinética del electrón es mucho menor que la del fotón.

La energía total del electrón es mec². De p << mec tenemos pc << mec² , es decir, la energía total pc del fotón es mucho menor que la del electrón.