hallo
warum hat ein photon keine masse? nach einstein müsste doch die masse bei lichtgeschwindigkeit unendlich gross sein. da hab ich wohl was nicht verstanden.
vielen dank für eure hilfe
gruss ireland
Zunächst einmal, das Konzept der geschwindigkeitsabhängigen "relativistischen Masse" gilt heute als veraltet, weil es zu Mißverständnissen führt und zu Fehlern einlädt, und weil wir für das damit verbundene Konzept bereits einen lange bekannten Namen haben, nämlich "Energie". Wenn man also sagt, das Photon hat keine Masse, dann meint man, daß das Photon keine
Ruhemasse hat.
Ok, warum hat das Photon also keine Ruhemasse (genauer: Ruhemasse Null)? Nun, im Prinzip hast Du die Antwort zur Hälfte schon gegeben: Wenn das Photon eine nichtverschwindende Ruhemasse hätte, dann hätte es bei Lichtgeschwindigkeit eine unendlich hohe Energie (nichts anderes bedeutet ja eine "unendlcihe "relativistische Masse"). Da ein Photon aber nur eine endlich hohe Energie hat, kann das nicht sein!
In der Tat kann man die (Ruhe-)Masse eines Teilchens aus seiner Energie und seinem Impuls berechnen:
(
mc²)² =
E²-(
pc)²
wobei
m die (Ruhe-)Masse,
E die Energie,
p der Impuls und
c die Lichtgeschwindigkeit ist. Nun ist aber für Licht stets
E=
cp. Und damit ergibt sich eben
m=0.
OK, das sind jetzt erst einmal Formeln. Was aber bedeutet eine verschwindende Masse? Für ein Teilchen mit nichtverschwindender Masse gibt die Masse ja gerade die Energie eines ruhenden Teilchens an (
E=
mc²!), aber ein Photon kann ja gar nicht ruhen! Allerdings kann man auch feststellen, daß ein sich bewegendes Teilchen immer eine höhere Energie hat als ein ruhendes. Die Masse gibt somit also eine
untere Schranke für die Energie des Teilchens an. Und das funktioniert in der Tat auch für Photonen: Die verschwindende Ruhemasse besagt, daß die Energie eines Photons
beliebig klein sein kann (indem nämlich die Frequenz beliebig klein wird). Nur negativ (also kleiner als 0) kann sie natürlich nicht werden.
