Фотоны. Энергия, масса и импульс фотонов

Немецкий физик М. Планк в 1900 году предположил, что излучение и поглощение света происходят не непрерывно, как следует из волновой теории, а порциями (квантами, фотонами). Энергия кванта света прямо пропорциональна частоте электромагнитной волны:

, (1)

где Дж×с – постоянная Планка, определяемая опытным путем, Дж×с; – частота света; – циклическая частота.

Следовательно, энергия электромагнитной (световой) волны должна быть кратна энергии кванта:

.

Кванты света (фотоны) должны обладать массой и импульсом. Из теории относительности следует, что энергия

, (2)

где – масса частицы; м/с – скорость света в вакууме.

Из (1) и (2) получаем выражение для массы фотона:

.

Масса покоя фотона равна нулю.

Импульс материальной точки равен произведению массы на скорость, а поскольку скорость фотона равна скорости света, получаем выражение для импульса фотона:

.