Ergänzung 1.5: Masse, Energie und Impuls von Teilchen und Photonen (2/2)
Die Energie von Teilchen ... weiter von der vorherigen Seite
Quadriert man die Beziehungen für Energie und Impuls und setzt sie ineinander ein, so erhält man eine Gleichung für die relativistische Energie eines Teilchens in der folgenden Form:
Energie und Impuls von Photonen
Die Ruhemasse von Photonen ist Null. Aus der oben angegebenen Gleichung für die relativistische Energie eines Teilchens folgt mit mo=0:
Da andererseits die Energie von Photonen nach Planck und Einstein gleich
ist, erhalten wir für den Impuls von Photonen die Gleichung:
In der Ergänzung 1.2, Seite 2, hatten wir zwei Größen eingeführt, die alternativ zur Frequenz f und Wellenlänge λ genutzt werden können: die Kreisfrequenz ω, mit , und die Wellenzahl k, mit .
Oft wird statt des Planckschen Wirkungsquantums h eine alternative Größe benutzt: das sogenannte reduzierte Plancksche Wirkungsquantum (“ha quer” gesprochen).
Mit diesen Größen kann man schreiben: , .
Teilchen mit einer von Null verschiedenen Ruhemasse
- haben eine Energie und einen Impuls
- haben eine bewegte Masse, die mit der Geschwindigkeit wächst und bei Lichtgeschwindigkeit unendlich groß würde; daher können sie die Lichtgeschwindigkeit nicht erreichen
Photonen
- haben eine Ruhemasse gleich Null und breiten sich immer mit Lichtgeschwindigkeit aus
-
haben eine Energie
oder
und einen Impuls oder