Masse des Photons

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

Photonen besitzen keine Ruhemasse und das ist eine spezifische Eigenschaft von Photonen (Elementarteilchen) und daraus ergibt sich das Photonen immer in Lichtgeschwindigkeit vorkommen.

Sollten sie eine Ruhemasse besitzen so wäre es schier unmöglich für das Photon, Lichtgeschwindikeit zu erreichen.
Denn mit zunehmender Geschwindigkeit würde sich auch die Masse erhöhen.

Dr.TheLaw

wenn ein photon keine masse hat wieso entkommt es dann nicht einem schwarzen loch?

Je höher die Masse eines Objektes ist, desto höher muss die Geschwindigkeit eines anderen Objektes sein, um dem Schwerefeld des ersten Objektes zu entkommen. Im Falle des Schwarzen Loches liegt die "Fluchtgeschwindigkeit" über der Lichtgeschwindigkeit. Das schwarze Loch hat den Raum um sich herum derart gekrümmt, dass das Licht nur noch am sogenannten "Ereignishorizont" entlanglaufen kann, jetzt ist dies sozusagen der "natürliche" Weg, den das Licht durch den Raum nimmt. Unsere Sonne lenkt Licht beispielsweise um einen kleinen Faktor von seiner Bahn ab, eben weil die Sonne mit ihrer Masse den Raum ein klein wenig in seiner Sruktur ändert. Ein Schwarzes Loch krümmt den Raum derart, dass es sozusagen einen "abgeschlossenen" Raumbereich schafft. Und aus diesem kommt eben nix mehr raus.

Ireland schrieb in Beitrag Nr. 1132-1:

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

Die Masse eines Photons ist nicht immer gleich.
Nach der Formel

Masse = ( Planksches Wirkungsquantum ) / ( Wellenlänge * Lichtgeschwindigkeit )

zu beachten ist, dass die Geschwindigkeit konstant ist.
Wenn du die Ruhemasse Berechnen möchtest, kannst du einfach eine unendlich große Wellenlänge verwenden. Das würde dann einer Frequenz von 0 entsprechen, also keine Energie. Folglich ist auch die Ruhemasse null.

Ireland schrieb in Beitrag Nr. 1132-1:

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.