回覆列表
  • 1 # 科學聯盟

    我想知道問主從哪知道光子和電子速度是光速的?首先,電子是亞光速粒子,只能以低於真空光速的速度運動。其次,光子的速度並非總是等於真空光速。透明介質中的光子就是亞光速的。有科學家研究出了一種介質,光子在裡面傳播速度只有幾米每秒。早在上個世紀,蘇聯物理學家切倫科夫就發現高速粒子透過一些煤質會出現“超光速”現象。切倫科夫認為,這是因為介質中的光速很低,甚至低於高速粒子。這一旦這種事情發生,介質中的光就會像衝擊波一樣,出現一條很亮的光帶。這就是切倫科夫輻射。

    現在我來解釋一下,光子的質量。其實光子質量為0。這裡約定對於一切粒子,我們只引入靜止質量,對動質量完全不關心。按照愛因斯坦的能動關係有(約定真空光速c=1)

    將光子的能量和動量關係代入(約定約化普朗克常數也為1)

    考慮光子的波粒二象性,有

    最後得到m=0。

    這裡有幾點說明,第一,光子的能動關係具有與相對論無關;第二,光子的波粒二象性是毋庸置疑的;第三,光的色散關係也得到實驗檢驗的,所以光子質量為0是一個必然。那麼,我們要問,存不存在一個粒子質量不為0,但是速度可以為光速。答案是不可以。仿照上面的推導,考慮電子的de Broglie關係,有

    最後得到的結論是

    只要粒子質量不為0,那麼它們的速度就必須是亞光速的。強調一下,這裡速度的下標g指的是波的群速度,它在數值上等於粒子的速度。如果把色散關係寫成下式

    這裡的p指的是相速度,它反映的是波形傳播速度,而不是粒子的運動速度。對於亞光速粒子,相速度必須大於光速。

    最後我來說一下,為什麼不直接用狹義相對論的質能方程來說明上面的結論。我前面說過了,我們放棄了動質量。那麼就不能用質能方程來解釋。原因是:能量的絕對值沒有什麼物理含義,因為我們可以人為選定零能量點,質能關係就是我們預設靜止時候能量等於質量,如果放棄這個要求,就沒有什麼質能關係。另外,由於狹義相對論其實研究的是宏觀物體,研究電子和光子最好還是在相對論量子理論下討論。而且我們在這裡用到了色散關係,色散關係在物理裡地位其實很高的。

  • 2 # 汪新環

    光子、電子,有沒有真實的從發射端跑到接受端,這應該還不能確定!即,同一個光子或電子有沒有實際從發射端跑到接受端還無法驗證!也許它們只是受到同一方向的壓力或影響,原來不規律的運動而變得方向統一併傳遞下去。也許它們本身就在作無統一方向的高速圓周運動,只是受壓力影響統一了運動方向而傳遞下去。所以它們的運動速度沒改變,只是改變了方向!質量就沒有變化!:

  • 3 # xiaoxiao寒

    首先電子是亞光速的,其次,任何靜止質量大於0的物質都不能到達光速,因為相對論中速度越大,質量越大,從這裡出發,得出光子靜止質量為0,反過來說,就是因為光子靜止質量為0,所以才能達到光速。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 如果你和你男朋友是透過遊戲而談戀愛的,當你退遊了以後,你男朋友並沒有退遊,你們還會在一起嗎(網戀)?