Si la velocidad de la luz es constante, ¿por qué cambia su impulso en el principio de incertidumbre?

Answer 1

Mi respuesta probablemente no será muy satisfactoria, pero si observamos la ecuación de equivalencia de Einstein, normalmente vemos

E = mc ^ 2.

donde E es la equivalencia de energía, m es la masa de la partícula u objeto en cuestión, y c es la velocidad de la luz. Eso está bien para un objeto en reposo, pero la ecuación completa tiene otro término.

* E = [(mc ^ 2) ^ 2 + (pc) ^ 2] ^ 1/2

Aquí, p representa el impulso relativista del fotón. El segundo término va a cero para los objetos lentos ordinarios, pero para una masa de fotones es cero, así que perdemos el primer término.

E = pc (para un fotón)

Cambia esto, y el impulso de un fotón es

p = E / c.

Entonces, dado que c es constante pero la energía no lo es, el impulso de un fotón puede cambiar sin cambiar la velocidad de la luz. Un poco más de manipulación y sustitución, y puede demostrar que el impulso está relacionado con la longitud de onda de la luz.

p = h / L

donde he representado la longitud de onda con L, y h es la constante de Planck.

* Me disculpo por que se ve tan desordenado. No puedo mostrar mi barra de edición de Quora.

Answer 2

Probablemente estés pensando que el impulso es p = mv, y entonces, ¿cómo puede cambiar el impulso de la luz si la velocidad de la luz en el espacio libre no puede cambiar? La respuesta es que esta no es la ecuación de momento correcta para usar con la luz. Esto debería ser obvio por el hecho de que la luz no tiene masa, por lo que el uso ciego de esta ecuación llevaría a la afirmación de que la luz siempre tiene un impulso cero, lo cual es experimentalmente falso. La ecuación correcta para usar con la luz es p = E / c, donde E es la energía del fotón y c es la velocidad de la luz. Entonces, cuando diferentes fotones tienen diferentes valores de momento, es porque tienen diferentes energías y no porque tienen diferentes velocidades.