Si la luz viaja a la velocidad de la luz y tiene masa (porque tiene impulso), ¿por qué no nos mata al contacto?

Así que echemos un vistazo a algunos números. El impulso de un solo fotón es h / lambda (donde h es la constante de Planck y lambda es la longitud de onda). h = 6.6 × 10 ^ -34 en unidades de Julios por segundos. La longitud de onda de la luz roja en metros es 7 × 10 ^ -7, por lo que el impulso es un poco menor de 10 ^ -27 Julios por segundos / metros. El impulso de una bala de 10 gramos que viaja a la velocidad del sonido aproximadamente 300 metros / segundo 300 × 0.01 = 3 kg veces metros / segundo, que resulta ser las mismas unidades (sé que esto no es obvio por lo anterior). Esto significa que esta bala tiene aproximadamente 3 × 10 ^ 27 (un número ENORME) más impulso que un fotón.

Y, no, el fotón no tiene masa. Cuando se refleja desde una superficie reflectante, imparte parte de ese impulso a la superficie. Si la reflexión es del 100% y el fotón golpea la superficie perpendicular / normal a la superficie, imparte el impulso máximo del doble del momento del fotón individual (es decir, 2 * h / lambda). Las velas solares utilizan este efecto del momento de los fotones (de los fotones solares) para crear presión de radiación en la vela y acelerarla (recuerde que el cambio en el momento dividido por el tiempo es fuerza, en términos más técnicos F = dp / dt).

La luz no tiene masa, pero tiene impulso. Entiendo la confusión: a todos nos enseñaron en la escuela secundaria que el impulso es una propiedad de la masa en movimiento. En realidad, el momento es una propiedad de la energía , y la masa es una forma especial de energía (de acuerdo con la Relatividad General). Por lo tanto, una partícula puede tener impulso sin masa , siempre que tenga energía .

Y la luz imparte una pequeña cantidad de presión cuando nos golpea … pero la presión es extremadamente pequeña. Si alguien arroja juguetonamente una pelota de ping-pong que te golpea en la mejilla, la fuerza impartida por la pelota de ping-pong es de órdenes de magnitud más fuerte que la fuerza ejercida por la luz solar que golpea el mismo parche de piel. En teoría, podría concentrar suficiente luz en un pequeño rayo para darle un empuje significativo cuando lo golpee, pero la energía de ese rayo probablemente lo vaporizaría antes de viajar muy lejos. Afortunadamente, la luz normalmente no viaja en un haz tan apretado.

La luz no tiene masa, aunque sí tiene impulso. La fórmula para el impulso de un fotón es E = hf, donde h es la constante de Planck yf es la frecuencia de la luz en hercios. Tenga en cuenta que esto no incluye un requisito para que la luz tenga masa.

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