Hmotnost a klidová hmotnost fotonu, index lomu světla, rychlost světla.
Dostali jsme už několikátý dotaz a to : Jaká je klidová hmotnost fotonu?
Tazatel si bohužel neuvědomuje základní fakt a to, že foton se pohybuje konstatní rychlostí a to je rychlost cca
c=3*10+8m/s (tj. 300 000 000 m/s, dle wikipedie přesněji 299 792 458 m/s),
na kilometry za hodinu vše pouze přenásobíme 3.6:
tj. c= 1 080 000 000 km/h ,což bych se divil, že by někdo, krom dopravních policistů, potřeboval 
Toto vše je, nutno podotknout, rychlost světla ve vakuu.
Rychlost světla v jiném prostředí - ve vodě, vzduchu, skle, ... je závislá na indexu lomu světla prostředí a je vždy nižší než rychlost světla ve vakuu.
Odtud dostaneme index lomu světla :
n = c/v [-], tj. pouze index, bezrozměrný
Z dovolením jsme si vypůjčili ze školních matematicko-fyzikálních tabulek tuto tabulku (pro vlnovou délku 589nm):
| Látka | Index lomu světla (pro λ=589 nm) |
|---|---|
| Alkohol (ethyl) | 1,36 |
| Cukrová voda (80%) | 1,49 |
| Diamant | 2,42 |
| Glycerol | 1,47 |
| Křemík | 4,01 |
| Křišťál | 2,00 |
| Led | 1,31 |
| Med | 1,49 |
| Opál | 1,44 |
| Pivo | 1,345 |
| Plexisklo | 1,48 |
| Rubín | 1,75 |
| Sklo | 1,5 - 1,9 |
| Smaragd | 1,56 |
| Sůl (NaCl) | 1,544 |
| Vakuum | 1 |
| Voda | 1,33 |
| Vodka | 1,363 |
| Vzduch | 1,00029 |
No jistě. Zajímavé, že fyzici snad všude nacpou pivo, víno jim ovšem tolik nejede , vodka tam je asi z důvodu sounáležitosi s bratry vědci ze SSSR, to by českej fyzik nepil. Bylo by zajímavý, co mají v tabulkách ve Francii, pivo či víno? V Anglii je jasno, už Hawking měl rád pivo..
Vraťme se ovšem k hmotnosti fotonu v klidu je celkem nesmyslná otázka, takový foton neexistuje, případně můžeme říct, že je nulová.
Foton se ke všem vztažným soustavám pohybuje rychostí světla (c ve vakuu).
Pár šikovných vzorců pro světlo:
E = m . c2
z toho tedy
m = E / c2 ,
druhá rovnice nám říká o energii fotonu:
E = h . f ,
kde :
h .. Planckova konstanta h = 6.626 068 . 10-34
f .. frekvence fotonu (f = c / λ), rozebírali jsme na konci článku o magnetronech a mikrovlnách
Máme všechny možné vztahy, tak uvidíme, copa vyleze :
m . c2 = h . f
m = h . f / c2
a máme šikovný vztah pro hmotnost fotonu ( za pohybu ), můžeme jej ještě upravit na závislost dle vlnové délky:
m = h / (λ . c)
A příkládek : zjistěte hmotnost fotonu zelené barvy.:
λzelená= 520–565 nm, takže dejme tomu 550nm:
m = h / (λ . c) = 6.6 . 10-34 / (550 . 10-9 . 3 .10+8) = 4 . 10-36 kg
Přečteno:10040
Autor: David Mizera