Có người thắc mắc rằng: Dựa theo công thức E = mc^2 của Einstein thì có khối lượng sẽ có năng lượng và ngược lại. Vậy nếu ánh sáng không có khối lượng thì năng lượng của nó từ đâu ra và năng lượng đó có khiến ánh sáng có khối lượng hay không?
Hạt photon thường được cho là không có khối lượng. Đây là cách nói của các nhà Vật lý khi muốn đề cập đến tính chất “hạt” của photon theo ngôn ngữ của thuyết tương đối hẹp.
Xét công thức của thuyết tương đối hẹp, ta có công thức:
E^2 = p^2 * c^2 + m^2 * c^4
Trong đó:
- E là năng lượng
- p là độ lớn của vector động lượng
- m là khối lượng nghỉ
- c là hằng số tốc độ ánh sáng
Với trường hợp của photon ánh sáng, ta xét khối lượng nghỉ bằng 0, suy ra ta có năng lượng của hạt photon là E = pc
Vậy năng lượng và động lượng của photon chỉ phụ thuộc vào tần số hay bước sóng của nó
E = hf = hc/λ
p = hf/c = h/λ
Trong đó:
- h là hằng số Planck (xấp xỉ 6.626 x 10^-34 Js)
- f là tần số ánh sáng
- λ là bước sóng ánh sáng
Tham khảo từ: https://vatlythienvan.com/…/3909-hat-photon-co-khoi…
https://vi.wikipedia.org/wiki/Photon…
————————————————————–
THÍ NGHIỆM KIỂM TRA KHỐI LƯỢNG CỦA PHOTON
Photon hiện tại được tin là không có khối lượng, nhưng nó vẫn còn là một câu hỏi trong lĩnh vực thực nghiệm. Nếu photon không phải là không có khối lượng, thì nó không thể chuyển động với vận tốc chính xác bằng vận tốc của ánh sáng trong chân không, c. Vận tốc của nó sẽ phải nhỏ hơn và phụ thuộc vào tần số của nó. Thuyết tương đối sẽ không bị ảnh hưởng bởi vấn đề này; vì cái gọi là vận tốc ánh sáng c, do đó sẽ không phải là vận tốc thực mà ánh sáng di chuyển, mà là một hằng số của tự nhiên giới hạn vận tốc lớn nhất của bất kì một vật thể nào về mặt lý thuyết có thể đạt được trong không thời gian. Và như thế, nó vẫn là vận tốc của những gợn không thời gian (các sóng hấp dẫn và các hạt graviton), nhưng nó không phải là vận tốc của photon.
Nếu hạt photon có khối lượng thì nó cũng sẽ ảnh hưởng đến tính chất khác. Như định luật Coulomb sẽ phải thay đổi và trường điện từ phải có thêm một bậc vật lý tự do. Những hiệu ứng này chi phối độ chính xác của các thí nghiệm nhằm khám phá khối lượng của photon cao hơn so với sự phụ thuộc vào tần số của vận tốc ánh sáng. Nếu định luật Coulomb không đúng hoàn toàn, thì nó sẽ khiến cho xuất hiện một điện trường bên trong một vật dẫn rỗng khi vật này được đặt trong một điện trường ngoài. Từ đây có thể kiểm tra định luật Coulomb với độ chính xác rất cao. Thí nghiệm kiểm tra điều này không phát hiện ra được điện trường bên trong vật dẫn rỗng và đặt giới hạn cho khối lượng trên của photon trong thực nghiệm là m ≲ 10−14 eV/c2.
Giới hạn trên cho khối lượng của photon với độ chính xác cao hơn thu được trong thí nghiệm nhằm xác định hiệu ứng gây nên bởi vectơ thế từ trường thiên hà (galactic vector magnetic potential). Mặc dù vectơ thế từ trường thiên hà là rất lớn do từ trường của thiên hà tồn tại trên những khoảng cách lớn, thì từ trường này chỉ có thể quan sát được nếu photon là hạt phi khối lượng. Trong trường hợp photon có khối lượng, số hạng khối lượng có thể ảnh hưởng đến plasma thiên hà. Trên thực tế không một hiệu ứng nào đã được quan sát và các nhà vật lý rút ra được giới hạn khối lượng trên cho photon là m < 3×10−27 eV/c2. Vectơ thế thiên hà cũng có thể được khám phá một cách trực tiếp bằng cách đo mômen xoắn tác động lên một vành từ hóa. Những phương pháp này đã thu được giới hạn trên là 10−18eV/c2, được cho trong Nhóm Dữ liệu Hạt (Particle Data Group).
Những giới hạn rất nhỏ này được suy ra từ sự không quan sát thấy các hiệu ứng do vectơ thế từ trường thiên hà đã được chỉ ra là những mô hình phụ thuộc. Nếu khối lượng của photon được tạo ra thông qua cơ chế Higgs thì giới hạn trên cho khối lượng của photon là m≲10−14 eV/c2 do định luật Coulomb phù hợp với thí nghiệm kiểm tra nó.
Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Photon…
