Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Сколько весит 100000000 квантов?

ФизикаПоболтать
Андрей Шведов
  ·   · 974
Сусанна Казарян, США, Физик  · 29 нояб 2020

Когда физику теоретику задают задачу рассчитать устойчивость стула на трех ножках, он сперва рассчитывает устойчивость стула на одной ножке, а всю оставшуюся жизнь считает устойчивость стула для произвольного числа ножек. Поступим и мы так же, предполагая, что речь идёт о световых квантах — фотонах.

Взвесим один фотон теоретически. Вес по определению — это сила реакции опоры. Сила давления (F) фотона на опору (весы), то же определению, равна F = Δp/Δt, т.е. изменению импульса (Δp) в единицу времени (t). Импульс фотона (p) равен p = E/c, где Е — энергия фотона, а c — скорость света. Направим фотон перпендикулярно поверхности опоры (весов), тогда изменение импульса будет равно Δp = p, зa время Δt ≈ 1 ÷ 10 нсек — характерное время возбуждённого состояния атомов поверхности весов. Дальнейшая судьба атомов нас не интересует.

Осталось выбрать цвет (энергию) фотона. Возьмём цвет Солнца — жёлтый, тогда, Е ≈ 2.15 эВ ≈ 3.44×10⁻¹⁹ Дж.

Вот и ответ: один "жёлтый" фотон на весах покажет W = E/(c·Δt) ≈ 2×10⁻¹⁹ Н или в единицах бытовых весов, W* ≈ 2×10⁻¹⁷ г. Однако измерение надо произвести быстро, за ~1 нсек. Масса фотона при этом равна нулю всегда, везде и при всех обстоятельствах.

А вот сколько весят 100000000 фотонов?, оставим автору вопроса в качестве домашнего задания.