Enerji kavramının olabilmesi için "şey"lerin ya da maddelerin kütlesinin olmasına gerek yoktur. Kuvvet olan her yerde enerjiden sözedilebilir. Mesela Elektromanyetik Alan'ın kuvvet taşıyıcı parçacığı olan "foton"ların durağan bir kütlesi yoktur. Ama bir kuvvet vardır ki bu kuvvet " elektromanyetik kuvvet" olarak tanımlanır.
Fizikte kuvvet ile enerji arasında şöyle bir ilişki vardır:
F= kuvvet
U=enerji
: gradyan operatörü (türev)
dolayısıyla kuvvet - enerji ilişkisi ortaya çıkmaktadır.
Ayrıca fotonların enerjisi aslında momentumdan kaynaklı bir enerjidir. Ki bu De Broglie Hipotezi ile açıklanmıştır.
Öncelikle ışık için enerji momentum ilişkisi şu şekildedir:
(1 nolu denklem)
E: enerji
: fotonun durgun kütlesi
c: ışık hızı
p: momentum
Işık için durgun kütle = 0 dır. Dolayısıyla yukarıdaki ifadede E=pc olur.
buradan momentumu çekersek eğer p =E/c (2 nolu denklem) olur.
Fotonların enerjisi ise E =h*c/ λ (3 nolu denklem)ile hesaplanır.
h: planck sabiti = 6.626×10-34 J.s
λ: ışığın dalgaboyu
3 nolu denklem, 2 nolu denklemde yerine yazılırsa sonuç c ler birbirini götürür.
Sonuç p=h/λ (4 nolu denklem) kalır. Ki bu da durgun kütlesi olmayan ışığın momentumunu verir.
Sizin yukarda kullandığınız formüller klasik mekanik yasalarıdır. F=ma olup kuvvetin integrali momentumu verir. p=mv ama bu denklemler ışık için kullanılamaz. Rölativistik yaklaşım geçerlidir.
Kaynak için Stephen Gasiorowicz'in Kuantum Fiziği ders kitabının Compton Saçılması kısmına bakabilirsiniz.
