Işığın Momentumu Nasıldır?

Bir fotonun kütlesi yoktur! Yani bu demektir ki; fotonların bütün enerjisi kinetik enerjiden kaynaklanmaktadır. Relativite teorisine göre, bir parçacığın ışık hızında (c) seyir edebilmesi için, kütlesinin sıfır olması gerekiyor. Bildiğiniz gibi, bir taneciğin (veya cismin) momentumunu hesaplarken kullandığımız formül: p = mV'dir. Burada 'p' momentum, 'm' kütle ve 'V' ise hızdır. Peki ışığın bir kütlesi yoksa, nasıl momentumu oluyor acaba? Aslında, yine relativiteye göre, herhangi bir taneciğin momentumunu olarak belirtiriz.

Burada 'E' toplam enerji (durgun kütle enerjisi (mc2) + kinetik enerji). Yani, sonuç olarak bir momentumları var. Fotonlar ışık hızı, c ile seyahat ettiklerine göre 'v' yerine 'c' yerleştirebiliriz. Böylecelikle formülümüz olur.

En son olarak da E ve bir fotonun enerjisi olan h.f arasında bir değiştirme yaparsak fotonların momentumu aşağıdaki gibi olur:

Eğer 1nm dalgaboyundaki bir x-ışını fotonunun momentumunu bulmak istersek, yapmamız gereken sadece, elimizdeki verileri formüle koymaktır ve böylece sonucu 6.63 x 10-25 kgm/s olarak buluruz. Hesaplarımızda h'yi Joule x saniye aldığımızda fotonun dalgaboyunu metre olarak almalıyız.

Merhabalar fiziğe meraklı bir üniversite öğrencisiyim. Bildiğim kadarıyla bir dalganın enerjisi E= (h*c)/λ olarak hesaplanıyor. Ve toplam enerji de E=mc^2 formülü ile hesaplanıyor. Bu iki formülü birbirine eşitlersek h*c/λ = mc^2 oluyor. eşitliğin sağ tarafında m ve bir tane c yi çarparsak sanırım momentum elde edilmesi gerekir çünkü hız çarpı kütle momentumu verir. Bundan sonra formül şuna dönüyor; h*c/λ = p*c her iki taraftan da birer tane c yi sadeleştirirsek; h/λ = p formülü elde ediliyor. Ayrıca tüm bu anlattıklarımı birim analizi yaparak da elde edebilirsiniz.