Закон взаимосвязи массы и энергии
Полную энергию свободного тела можно определить как произведение его релятивистской массы на квадрат скорости света в вакууме:
Полная энергия тела пропорциональна его массе. В той ИСО, где тело покоится, его собственная энергия (энергия покоя или внутренняя энергия) равна: 
. Энергия покоя тела является его внутренней энергий. Она состоит из суммы энергий покоя всех частиц тела, кинетической энергии всех частиц относительно общего центра масс и потенциальной энергии их взаимодействия. Следовательно, энергия покоя (и масса покоя) тела не равна сумме энергий покоя (масс покоя) частиц, из которых состоит тело. Т.е. в релятивистской механике не выполняется закон сохранения массы покоя. Например, масса покоя атомного ядра меньше суммы масс покоя частиц, входящих в ядро.
Кинетическая энергия свободного тела представляет собой разность между полной энергией тела и энергией покоя: 
.
Т.о. при малых скоростях получаем известную формулу 
.
В этом случае кинетическая энергия значительно меньше энергии покоя. В случае релятивистских частиц - наоборот, можно считать, что полная энергия частицы равна кинетической энергии.
Между полной энергией, энергией покоя и импульсом существует следующая связь: 
.
Если изменяется энергия системы, то изменяется и ее масса: 
. Всякое изменение любой энергии (тела, частицы, системы тел) на 
сопровождается пропорциональным изменением массы на Dm.
|
|
|
Нельзя говорить, что при этом масса переходит в энергию. В действительности энергия переходит из одной формы (механической) в другие (электромагнитную и ядерную), но любое превращение энергии сопровождается превращением массы.
Фотоны. Энергия и импульс фотонов.
Фото́н (от др.-греч. φῶς, род. пад. φωτός, «свет») — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю.
Если энергия фотона равна , то импульс связан с энергией соотношением , где — скорость света (скорость, с которой в любой момент времени движется фотон как безмассовая частица). Для сравнения, для частиц с ненулевой массой покоя связь массы и импульса с энергией определяется формулой , как показано в специальной теории относительности.[52]
В вакууме энергия и импульс фотона зависят только от его частоты (или, что эквивалентно, от длины волны ):
,
,
и, следовательно, величина импульса есть:
,
где — постоянная Планка, равная ; — волновой вектор и — его величина (волновое число); — угловая частота. Волновой вектор указывает направление движения фотона. Спин фотона не зависит от частоты.
|
|
|
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 238; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!