Als er een eenvoudig antwoord zou zijn op de vraag hoeveel licht weegt, zouden we dat allemaal weten. Er zou waarschijnlijk een soort rijmpje op de basisschool zijn dat ons helpt het exacte cijfer te onthouden, net zoals ons nuttige deuntje over 1492 en het oceaanblauw.

In plaats daarvan vragen we nog steeds:"Is lichte materie ?" en moet door ingewikkelde halve antwoorden en concepten als lichtgolven en elektromagnetische golven heen waden en eindigen bij een antwoord dat ongeveer zo luidt:"Eh, het weegt een beetje, maar niet zoals gewone dingen." een vreselijke jingle om op de speelplaats te zingen.

1. De dualiteit van golven en deeltjes
2. Fotonen en massa
3. Elektromagnetische straling

De dualiteit van golven en deeltjes

We weten nu dat licht zowel een deeltje als een golf is. In de 17e eeuw stelde Sir Isaac Newton de corpusculaire theorie van licht voor, waarmee hij suggereerde dat licht uit kleine deeltjes bestond. Zijn theorie hield echter geen rekening met verschijnselen als diffractie.

Vroege experimenten door wetenschappers als Thomas Young in de 19e eeuw hebben aangetoond dat licht golfachtig gedrag vertoont. Een experiment met één spleet demonstreerde de golfachtige aard van licht wanneer het door een nauwe spleet of opening ging.

Een lichtgolf kan ook interfereren met een andere, waardoor patronen van lichte en donkere banden ontstaan. Deze golfkarakteristiek van licht is van fundamenteel belang voor het begrijpen van verschijnselen als diffractie en interferentie.

Later toonden experimenten van Albert Einstein en Max Planck aan dat licht zich ook kan gedragen als afzonderlijke deeltjes, nu bekend als fotonen. Fotonen zijn energiebundels die momentum dragen en zelfs druk kunnen uitoefenen wanneer ze in wisselwerking staan ​​met materie, een fenomeen dat bekend staat als stralingsdruk.

Fotonen en massa

Hebben fotonen massa? Fotonen zijn de kleinste maatstaf voor licht, en nee, ze hebben geen massa. Dus dat is gemakkelijk:fotonen vormen licht, en ze hebben geen massa; daarom heeft licht geen massa en kan het niets wegen, toch?

Niet zo snel. Omdat fotonen energie hebben – en, zoals Albert Einstein ons leerde, is energie gelijk aan de massa van een lichaam, vermenigvuldigd met de snelheid van het licht in het kwadraat. Hoe kunnen fotonen energie hebben als ze geen massa hebben? (Je kunt je voorstellen dat Einstein nadenkt over fotonen in de zin van massa en zijn schouders ophaalt, in de hoop dat niemand de discrepantie heeft opgemerkt.)

Wat Einstein feitelijk bewees, is dat energie en massa hetzelfde kunnen zijn:alle energie heeft een of andere vorm van massa. Licht heeft mogelijk geen rustmassa (of onveranderlijke massa), het gewicht dat het gewicht van een object beschrijft.

Maar vanwege de theorie van Einstein (en het feit dat licht zich gedraagt ​​alsof het massa heeft, in de zin dat het onderhevig is aan de zwaartekracht), kunnen we zeggen dat massa en energie samen bestaan. In dat geval zouden we het relativistische massa noemen:massa wanneer een object in beweging is, in tegenstelling tot in rust [bron:Gibbs].

Ons antwoord is dus een grabbelton vol ja en nee. Heeft licht een massa die op de personenweegschaal kan worden gewogen? Zeker niet.

Maar het is een bron van zwaartekrachtvelden, dus we zouden kunnen zeggen dat een doos met licht meer weegt dan een doos zonder licht – zolang je er maar gerust in bent dat het ‘gewicht’ dat je meet een vorm van energie is en niet , zeg maar, ponden of kilogrammen [bron:Ask the Van].

Elektromagnetische straling

Licht is een vorm van elektromagnetische straling. Het elektromagnetische spectrum omvat een breed scala aan golflengten, van radiogolven tot röntgenstraling en gammastraling. Zichtbaar licht, het deel van het spectrum dat door het menselijk oog kan worden waargenomen, bestaat uit kleuren die variëren met verschillende golflengten. Lichtenergie is de energie die een elektromagnetische golf met zich meedraagt ​​in het zichtbare spectrum van licht.

Elektromagnetische straling kan energie door de ruimte transporteren zonder dat er een medium nodig is. Deze eigenschap onderscheidt licht en andere elektromagnetische golven van mechanische golven, zoals geluidsgolven, waarvoor een materieel medium nodig is om zich te verplaatsen.

Dit artikel is bijgewerkt in combinatie met AI-technologie, vervolgens op feiten gecontroleerd en bewerkt door een HowStuffWorks-editor.

• Hoe kwantumcryptologie werkt
• Hoe de speciale relativiteitstheorie werkt
• Wat is relativiteit?
• 10 dingen die u niet wist over Einstein

Bronnen

• Vraag het aan het busje. "Hoe heeft licht momentum zonder massa?" Universiteit van Illinois bij de afdeling Natuurkunde van Urban-Champaign. 2014. (25 juni 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1424
• Vraag het aan het busje. "Lichtgewicht." Universiteit van Illinois, afdeling natuurkunde van Urbana-Champaign. 2014. (25 juni 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1395
• Vraag het aan het busje. "Fotonen, massa, zwaartekracht, licht, rustmassa, onveranderlijke massa, energie, momentum." Universiteit van Illinois bij de afdeling Natuurkunde van Urban-Champaign. 2014. (25 juni 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=16351
• Gibbs, Philip, Carr, Jim en Koks, Don. et al. "Wat is relativistische massa?" Veelgestelde vragen over natuurkunde en relativiteit. 2012. (25 juni 2014) http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/mass.html
• Gibbs, Philip. "Heeft licht massa?" Veelgestelde vragen over natuurkunde en relativiteit. 1997. (25 juni 2014) http://www.desy.de/user/projects/Physics/Relativity/SR/light_mass.html
• Newton. "Zonlicht en gewicht." Nationaal laboratorium Argonne. Juni 2012. (25 juni 2014) http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00644.htm
• UCSB ScienceLine. "Ik vroeg me af of het licht..." Universiteit van Californië, Santa Barbara. (25 juni 2014) http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=2976
• Whitlock, Laura. "Vraag het aan een astrofysicus." NASA. (25 juni 2014) http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/961102.html

Veelgestelde vragen over lichtgewicht

Heeft licht gewicht?

Wat is de massa van licht?

Heeft de zwaartekracht invloed op dingen zonder massa?

Waarom wordt licht beïnvloed door de zwaartekracht?

Wat is het gewicht van elektriciteit?