光子具有动量,但是每当我们提到这个概念的时候,总是会产生一个问题,既然它有动量,为什么打在我们身上我们却感觉不到疼痛?
在这里涉及到两个物理学公式。
分别是e等于hv以及p等于hv除以c。
在两个公式中,e代表能量,p代表动量。能量和动量是粒子的表现形式。
而v是代表频率是波的性质。所以说从这两个公式中我们就可以看出光既具有粒子的性质,也具有波的性质。
这就是我们在中学物理课本中所提到的光具有玻璃二象性的概念。
这个物理秘密爱因斯坦在1905年的时候早就已经发现了,直到1925年的时候才被实验所证明,这个实验就是康普顿所做的X射线的散射实验。
他证明了光量子的存在。证明了光的确具有动量。
我们从p等于hv除以c这个公式中就可以看出光子的动量其实是很小的,因为他们的分母c代表着光速。
我们大家都知道光速是一个非常大的数值,30万km每秒。
所以一个光子的动量也就很小。通常计算下来的话,它只等于十的负三十多次方。
所以这么小一个级别的动量,它只会作用于我们身体内部的分子或原子的级别上。
分子和原子一旦被光子作用,那么将会发生散射。如果从微观层面上来讲的话,原子和分子将会发生振动频率的改变。
震动频率的加快也就导致了我们宏观上的人体会感觉到很热。
这就是我们可以感知到的光对我们的效应。
我们继续从公式来分析,p等于hv除以c,如果一个光子的波的频率很大,那么这个光子的动量也就会很大。
从而也就会造成把原子砸开,把分子砸开。把原子砸开就是我们所说的电离也就是辐射,X射线或者伽马射线这些。
所以我们提到的问题光具有动量,但是光砸到我们身上,我们人体却感觉不到疼痛的这一个原因,正是因为我们人是用宏观的认知来分析微观世界的物理概念。
如果仔细按照物理微观的公式来计算的话,最后得出来的计算结果就得到了不足以让我们疼痛的程度。