光子に質量はあるのですか

質問

こんにちは
光子が衝突して電子を飛び出させる、光が粒子の性質を持つことを説明する、光電効果の実験があります。
光は質量が無いから光速で進むことができると聞いたことがあります。
質量の無い光子は質量のある電子を、なぜ飛ばすことができるのですか。
教えてください
よろしくお願いします。

回答No.3

noname#39970 · ベストアンサー

http://letsphysics.blog17.fc2.com/blog-entry-83.html

お礼

ご紹介のホームページの考え方で説明してもらえたらわかりやすそうな感じがしました。
ありがとうございました。

回答No.8

marumets

私も同じようなことを疑問に思い、ここで質問したことがあります。

参考になれば幸いです。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2374222.html

お礼

参考になりました
ありがとうございました

回答No.7

NAZ0001

光子は「静止質量」が0です。相対性理論によって、静止質量が0の粒子は、常に光速です。
ただ。光子が持っているエネルギーからE=mc^2で導かれるm相当の質量は持ちます。
「位置エネルギー」に対する「運動エネルギー」のようなもので。光子の質量も、静止質量に対して「運動質量」とでも呼べばわかりやすいかもしれません。

お礼

ありがとうございました

回答No.6

shiara

質量は、加速されにくさを表す量として定義されます。光子が質量を持つか、という問いには、光子が「加速されにくさ」を持つかどうかを考えてみれば分かります。光子は常に一定の速さで動きます。光子は加速度運動をしません。したがって、「加速されにくさ」を定義できません。このことは、光子には、我々が使っている「質量」という概念を定義できないことを意味します。
　光子の質量がゼロという話はよく聞くことですが、これは、光子のエネルギー運動量ベクトルの内積がゼロとなることに由来します。普通の物質は、エネルギー運動量ベクトルの内積が(静止質量×光速度)^2となりますので、これを光子にも適用した結果、光子の質量をゼロと言っているものです。しかし、光子には質量は定義できませんから、光子の質量がゼロと言う場合には、単に、エネルギー運動量ベクトルの内積がゼロ、という意味で捉えるべきです。
　次に考えるべきことは、光子に質量が定義できなくて困らないか、ということです。光子は、その振動数に比例するエネルギー、波数ベクトルに比例する運動量を持ちます。エネルギーと運動量が定義されれば、光子が関係するさまざまな相互作用を考えることができます。質問者様は、質量がない（定義できない）光子が質量のある電子を飛ばすことができることを不思議に思っているようですが、衝突とは、一方の物質の持つエネルギー運動量がもう一方の物質に移ることです。質量があるかないかは関係ありません。重力相互作用も同様で、エネルギー運動量があるので、光子も重力相互作用します。
　以上をまとめると、光子には質量は定義できない、光子には質量の概念は必要ない、ということになります。

お礼

難しかったです
ありがとうございました

回答No.5

YHU00444

この疑問については↓のページを見てもらった方が良いでしょうね。
http://homepage2.nifty.com/eman/relativity/illusion.html

要するに、質量ってのはあくまでニュートン力学に付随した概念でしかないので、たとえエネルギーと運動量からそれらしい物理量が構成できたとしても、それは本質的な量ではないのです。
世の中を決めるのは、あくまでもエネルギー運動量テンソルの方なんで。

まぁ質量ってのはあくまでその粒子が固有に持ってる残留エネルギーみたいなもんだと思えば大体OKで、m=0ならE=c|p|の運動量を持つからそれだけの粒子がぶつかれば電子がはじき飛ばされるのは当たり前だろうなぁ、という風に数式から考えていくとイメージもわくんじゃないかと。

お礼

難しかったです。
ありがとうございました

回答No.4

Sompob

単純に謂えば、エネルギーが多いから電子を飛ば
せる訳でしょ。して、質量は、エネルギーの一つ
の形態。エネルギーが極端に凝縮し安定した塊。
これが質量の正体。

それから質量、質量と謂うけれど、正確には静止
質量でしょ。運動量がゼロの時に取り得る質量の
事ですよ。

質量・エネルギー等価公式 E=MC^2 はご存知です
よね（単位はエルグ・秒）
電磁波の場合、E=hλ (hはプランク常数、λは波長)
で表現できます。

ここから直ちに、ある特定の波長を持つ電磁波の
エネルギーが、ある特定の電子のそれを超えて居
れば、電子はポイとはじき飛ばされるとお分かり
でしょう。

お礼

光電効果の実験は、光が粒子の性質を持つことを説明することでとりあげられていました。

ここから直ちに、ある特定の波長を持つ電磁波のエネルギーが、ある特定の電子のそれを超えて居れば、電子はポイとはじき飛ばされる

とありましたが、これは波の性質ではないのでしょうか。

電子にエネルギーを与えることで飛び出すことがわかりました。
ありがとうございました。

回答No.2

Scull

光には質量はありませんが、運動量があります。ですから「光がエネルギーを持ちうる」のです。

通常の質量がある物質は、光速に近づくにつれ「見かけの質量」が増えていきます。計算上、光速になった物質は質量が無限大になってしまいます。一方、質量のない光は速度が常に光速なので運動量を持ち得ます。これが光速以下であれば、運動量は0です。

とまあ、私が知っているのはここまでです（笑）。これ以上は相対論をきちんと勉強してください。

お礼

質量が無いものに運動量があるというのが不思議に思えました。
ありがとうございました。

回答No.1

go_to_west

知恵熱でます

参考URL：

http://www3.osk.3web.ne.jp/~redshift/th7.html

お礼

難しかったです。なんとなくわかったような気がします。
ありがとうございました。