Вопрос школьника
Какой массой обладает фотон с длиной волны λ = 6⋅10 − 5 см? Сколько таких фотонов будет составлять массу покоя одного электрона
Ответ от учителя
Фотон не имеет массы покоя, так как он является элементарной частицей без структуры и состоит только из энергии. Однако, фотон обладает энергией, которая связана с его длиной волны и частотой.
Энергия фотона E связана с его длиной волны λ и скоростью света c следующим образом:
E = hc/λ,
где h — постоянная Планка, а c — скорость света.
Подставляя значения h и c, получаем:
E = (6.626⋅10^-34 Дж⋅с)⋅(3⋅10^8 м/с) / (6⋅10^-5 м) = 3.31⋅10^-19 Дж.
Таким образом, фотон с длиной волны λ = 6⋅10^-5 см обладает энергией E = 3.31⋅10^-19 Дж.
Чтобы вычислить, сколько таких фотонов будет составлять массу покоя одного электрона, необходимо воспользоваться формулой Эйнштейна:
E = mc^2,
где m — масса тела, c — скорость света.
Решая уравнение относительно массы, получаем:
m = E/c^2 = (3.31⋅10^-19 Дж) / (9⋅10^16 м^2/с^2) = 3.68⋅10^-36 кг.
Таким образом, масса покоя одного электрона составляет 9.11⋅10^-31 кг, а масса, соответствующая энергии фотона с длиной волны λ = 6⋅10^-5 см, равна 3.68⋅10^-36 кг.
Для того, чтобы вычислить, сколько таких фотонов будет составлять массу покоя одного электрона, необходимо разделить массу покоя электрона на массу, соответствующую энергии фотона:
N = m_e / m = (9.11⋅10^-31 кг) / (3.68⋅10^-36 кг) ≈ 2.48⋅10^5.
Таким образом, массу покоя одного электрона составляют около 2.48⋅10^5 фотонов с длиной волны λ = 6⋅10^-5 см.
