Vejer lys noget? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

29. maj 2010

Vejer lys noget?

Hej Spørg om Fysik
Spørgsmål: Vejer lys noget? Begrundelse: Lys bevæger sig og har en massefylde. Lys er enten: Partikler, stråler eller elektromagnetiske radiotioner.

Partikler er/eller er Quarker, hvilket har en vægt. Stråler, siden det bevæger sig må det veje noget, men det er det samme som mit hovedspørgsmål. Elektromagnetisk radiotion, i dette tilfælde må elektroner medvirke, hvilket vejer nået.

Hvis min begrundelser passer, hvad er svaret? Hvis ikke så ville jeg sætte pris på, at blive rettet. Hvis det vejer/eller intet vejer, hvordan kan man bevise det?

Mange tak
Med venlig hilsen
Y S

 

Lys eller bredere, måske mere præcist - elektromagnetisk stråling (synligt lys, radiobølger, røntgenstråling, gammastråling, IR (Infrarød stråling) og UV stråling osv.) har en række fælles egenskaber. De er alle masseløse, der er tale om bølger, som udbreder sig i form af elektriske og magnetiske felter.

I vakuum udbreder de sig alle med lyshastigheden ( c = 3*108 m/s). I stoffer noget langsommere afhængigt af stof og frekvens. Da lys ikke har masse, har det heller ikke nogen massefylde. Lys har energi og bevægelses­mængde, men det er ikke knyttet til en bevæget masse.

Lys er elektromagnetiske bølger, men det kan også opfattes som lyskvanter, som hver indeholder en bestemt energimængde (og bevægelsesmængde - og endda tillige bevægelsesmængdemoment). Det optræder altså både som en art partikler /stadig uden masse) og  som bølger, det Niels Bohr kaldte partikel - bølgedualiteten, dvs. fysikken forstås ifølge Bohr, kun hvis man inddrager begge aspekter, Niels Bohrs egen beskrivelse af brintatomet betød netop, at der blev frigjort energikvanter fra atomet, energikvanter som samtidigt var lys med en bestemt målbar bølgelængde og frekvens. Lyset opstår ved elektronernes hop til lavere energi i de kvantiserede  baner, der er mulige for elektronerne rundt om brintatomet.


De fleste andre partikler vi omtaler her, har i øvrigt en masse (måske bortset fra den såkaldte neutrino). Kvarker kendes i 6 former. De har masser svarende til fra 340 elektronmasser, (f.eks. elektronkvark) elektronens hvilemasse er 9,11*19-31 kg til 174000 elektronmasser (tauon topkvark ), de har altså masse, og kan have bevægelsesenergi  på sædvanlig måde.

På billedet ses en eletromagnetisk bølge bestående af det elektriske og magnetiske felt.

Med hensyn til, hvordan man kender massen af de enkelte typer af partikler, så kan det for de ladede partikler måles ved at afbøje dem i elektriske og magnetiske felter og beregne deres baner. Her kommer massen til at indgå sammen med ladningen. Ladningen måles så ved et andet forsøg, hvorefter man har massen. For uladede partikler kan det afgøres, hvis de indgår sammen med andre f.eks. ladede partikler i et atom eller tilsvarende, hvor man så kan finde  den samlede masse.  I denne sammenhæng findes der partikler, hvor man ikke (endnu) med sikkerhed ved at de er masseløse, f.eks. neutrinoer, men lys er vi helt sikre på er masseløst. Det hindrer dog ikke at lysstråler fra fjerne stjerner kan afbøjes i tyngdefelter, men det er fordi rummet krummer.

Man kan desuden indse, at selv om lys er masseløst, udøver lys et tryk (utroligt lille) imod en flade det rammer. Det er årsagen til at man overvejer, at lade lystrykket fra solens stråling drive rumskibe, som skal langt ud i universet. Det kan gøres i rummet ved hjælp af tynde (reflekterende) plastiksejl på mange kvadratkilometer.

Med venlig hilsen
Morten Bo Madsen
Malte Olsen