关于光子的动能,动量,能量 和 电子 之间 表达式的区别

假如,他告诉我动能是E, 我在什么情况下 可以直接 得到 动量P=2Em 再开根号。 应该是在 粒子速度不高的情况下吧? 那么不高的情况下, 光子 也不行吧, 光子静态质量是0 。 。 之间的关系 没太弄懂, 请大牛们, SOS~ 谢啦。

相对论里 ,对于任意粒子下面的几个表达式成立(E是总能量,m为动质量,m0为静质量,p为动量 v位速度)

 对于光子,m0恒为0,速度恒为c,描述一个光子可以用频率w,动量p或动质量m或总能量E描述,由于m0=0,有E=Ek=mc^2=pc,而E=hw则是相对论以外的东西。

之间的表达式存在如下关系:

E^2=m^2c^4=p^2c^2+m0^2c^4 (1) 

p=mV (2) 

对于非零静止质量粒子 

m=m0/(1-v^2/c^2)^0.5 (3) 

(对于零质量例子上式给出0/0结果,因此须借助于光电效应的结果E=hw) 

动能 

Ek=E-m0c^2 (4) 

在v<<c的情况下,Ek近似等于1/2mv^2(直接将(3)代入(1)(4)作一阶近似易得) 

P=(2Em)^0.5,这个式子其中m为静止质量即为我说的m0,E为动能即为我用的Ek,推倒如下: 

P^2c^2=E^2-m0^2c^4=(Ek+m02c^2)^2-m0^2c^4=(Ek+2m0c^2)Ek^2 

当Ek<<m0c^2时,第一个括号约等于2m0c^2 

从而有,p^2=(2m0Ek)^0.5 

因此成立的条件即为Ek<<m0c^2 

对于光子m0恒等于0,上面这个式子永远不可能成立。  

对于一个非零粒子,他有一个内秉属性m0,而描述他的运动状态(不考虑运动方向)可以用速度v,动能Ek,动质量m,动量p,总能量E中的任意一个描述,也即给定其中任意一个其它都将定下来,(1)(2)(3)(4)四个式子是自洽的是最快的理解方法。   

光量子,简称光子,是传递电磁相互作用的基本粒子,是一种规范玻色子,在1905年由爱因斯坦提出,1926年由美国物理化学家吉尔伯特·路易斯正式命名。 

光子是电磁辐射的载体,而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。 光子静止质量为零。光子以光速运动,并具有能量、动量、质量。



扩展资料:

光子特性

量子电动力学确立后,确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用,正反带电粒子对可湮没转化为光子,它们也可以在电磁场中产生。

光子是光线中携带能量的粒子。一个光子能量的多少正比于光波的频率大小, 频率越高, 能量越高。当一个光子被原子吸收时,就有一个电子获得足够的能量从而从内轨道跃迁到外轨道,具有电子跃迁的原子就从基态变成了激发态。

光子具有能量,也具有动量,更具有质量,按照质能方程,E=mc2=hν,求出m=hν/c2,

光子由于无法静止,所以它没有静止质量,这儿的质量是光子的相对论质量。

根据量子场论,一对正反粒子可发生湮灭变成一对高能γ光子,而一对高能γ光子在高温下亦可发生反应产生一对正反粒子。比如在T=1015K的温度下可发生光子向质子和中子等重子的转化。

用费曼图表示的正电子-负电子散射(也叫做Bha-Bha散射),波浪线表示交换虚光子的过程。

参考资料:百度百科-光子

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第1个回答  推荐于2017-11-24
在相对论里
对于任意粒子下面的几个表达式成立(E是总能量,m为动质量,m0为静质量,p为动量
v位速度)
E^2=m^2c^4=p^2c^2+m0^2c^4 (1)
p=mV (2)
对于非零静止质量粒子
m=m0/(1-v^2/c^2)^0.5 (3)
(对于零质量例子上式给出0/0结果,因此须借助于光电效应的结果E=hw)
动能
Ek=E-m0c^2 (4)
在v<<c的情况下,Ek近似等于1/2mv^2(直接将(3)代入(1)(4)作一阶近似易得)
P=(2Em)^0.5,这个式子其中m为静止质量即为我说的m0,E为动能即为我用的Ek,推倒如下:
P^2c^2=E^2-m0^2c^4=(Ek+m02c^2)^2-m0^2c^4=(Ek+2m0c^2)Ek^2
当Ek<<m0c^2时,第一个括号约等于2m0c^2
从而有,p^2=(2m0Ek)^0.5
因此成立的条件即为Ek<<m0c^2
对于光子m0恒等于0,上面这个式子永远不可能成立。

对于一个非零粒子,他有一个内秉属性m0,而描述他的运动状态(不考虑运动方向)可以用速度v,动能Ek,动质量m,动量p,总能量E中的任意一个描述,也即给定其中任意一个其它都将定下来,你自己验证我写出来的(1)(2)(3)(4)四个式子是自洽的是最快的理解方法。

对于光子,m0恒为0,速度恒为c,描述一个光子可以用频率w,动量p或动质量m或总能量E描述,由于m0=0,有E=Ek=mc^2=pc,而E=hw则是相对论以外的东西追问

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希望能交个朋友, 你的回答非常清晰,精彩。 谢谢。

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第2个回答  2011-12-09
光子的能量(你说的动能)是E=h r ,h是普朗克常量,r 是光的频率。
光子的动量 P 与能量 E 之间的关系是:E=P*C ,C是光速
所以已知光子的能量是E,则它的动量是 P=E / C 。追问

那么 对于 电子 原子 这些粒子呢?

追答

因为在原子里面的电子运动速率很大(可达10^7 m/s数量级),这时的电子的能量和动量关系与光子的算法是一样的,只是把光速C改写成电子运动速率V。
原子的质量相对较大,运动速率极小,可用低速物体的算法。即 动能Ek=mV^2 / 2,动量P=mV .

第3个回答  2011-12-09
p=(2Em)^0.5是在非相对论情况下
相对论动量满足方程:E^2=p^2*c^2+m0^2*c^4(E为总能量,m0为静止质量)
光子速度为光速,将光子能量代入方程即可