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    光有沒有重量?

    光有沒有重量?
    By 臺中市居仁國中 簡郁恆 已提問2014.10.02
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  • Ecinomoes are in dire straits, but I can count on this!
    By 8tqSpovalVuh 已回覆2014.12.02
  • 去年有一部20分鐘的短片,其片名就叫做「光的重量」。片中的主角發明了一臺機器,可以把人們的沮喪、壓力、悲傷等負面的情緒轉換成有用的能量,讓燈泡發光。雖然片中沒有提到光的重量這件事,但導演顯然假設了大家都知道能量跟質量(或重量)有密切的關係。

    光波帶有能量,而根據愛因斯坦最著名的公式E=mc^2,能量E與質量m間可以互相轉換(c為光速,約每秒30萬公里)。如此一來,光就有對應的質量。既然它有質量,就會受重力場的影響而偏折,這個效應雖然很微弱,但可以被偵測到。

    我們可以做一個想像實驗,將高強度的光裝在一個內側都是反射鏡的密閉盒子裡,然後推算盒子變重了多少:以功率1千瓦的雷射所放出的光束為例,若將此光束均勻充滿在1立方公尺的光盒裡,則光的總能量約1焦耳,由於這個數字還要除上光速的平方,所以其對應的質量非常微小,僅約10^(-17)公斤。

    一般的物體靜止時的質量稱為靜止質量,另外一種常聽到的說法是光沒有靜止質量,這也是正確的。真空裡的光束,其能量與其動量呈正比。也就是說,動量為零時能量也為零,這表示光的靜止質量為零。

    光束通過物質時速率會變慢。經過特殊的設計,科學家可以將光凍結在物質中一小段時間。上一段所說的光的靜止質量為零,並不能望文生義用於這種靜止的光,這是由於光與物質間的交互作用很複雜的緣故。

    光到底有沒有質量(或重量),由不同的角度探討,還是可以有不同的結論。
    By 臺灣師範大學物理系教授張明哲 已回覆2014.10.09
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