La masa en reposo de todos los fotones se considera cero, entonces, ¿por qué su masa / momento relativista es diferente a la velocidad de la luz?

Debido a la naturaleza dual de la luz, se comporta como onda y como partícula.

Derivemos la ecuación para la masa de fotones.

Dado que la masa en reposo es cero para un fotón. La masa cuando se mueve con una velocidad c viene dada por

M = m / √ (1- (v / c) ^ 2)

Aquí m es masa de descanso

M es masa relativista

v es la velocidad de la partícula

c es la velocidad de la luz en vacío

En la ecuación anterior, si sustituye la velocidad como c y la masa en reposo como cero. Entonces obtenemos una forma indeterminada (0/0). Por lo tanto, no podemos encontrar la masa relativista del fotón en este método. Pero podemos encontrar la masa igualando energías.

Sabemos que E = Mc ^ 2

También sabemos que la energía de una partícula de fotón viene dada por

E = hc / lambda

De ambas ecuaciones, obtenemos

Mc ^ 2 = hc / lambda

Por lo tanto obtenemos M = h / (c.lambda )

La relación correcta entre energía y masa es E ^ 2 = p ^ 2c ^ 2 + m ^ 2c ^ 4, que es válida en TODOS los marcos de referencia. La relación E = mc ^ 2 es válida SOLO en el marco de descanso de la partícula. En el caso del fotón, no hay marco de descanso, por lo que E = mc ^ 2 no es válido. La relación correcta para un fotón es E = pc. Por cierto, la relación clásica p = mv es solo eso: clásica. NO es válido en relatividad.

Esto está detrás de la ciencia de la naturaleza dual de la luz. Como la luz tiene tanto la naturaleza de las partículas como de la onda, puede comportarse simultáneamente a medida que las partículas de fotón y movimiento se relacionan con las ondas con energía a través de ondas que imparten masa y momento.

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