빛이 입자의 성질을 가졌다면 빛도 무게가 있나요?

Question

빛은 입자와 파동의 성질을 가졌다고 하는데요, 입자라고 할 때 광자는 무게가 있나요? 빛도 중력의 영향을 받아 휘는 것으로 알고 있는데요, 그렇다면 빛도 무게가 있는 것 아닌가요?

김경렬 전문가 · Accepted Answer

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.빛은 질량을 가지고 있지 않은 입자입니다.즉, 빛은 질량이 없이 에너지만을 가지고 있는 입자가 됩니다.빛은 질량이 없기 때문에 에너지나, 운동량을 표현할때도 입자와는 다른 식을 사용합니다.입자의 운동량 P = mv   운동에너지 = ½mv²파동(빛)의 운동량 p=h/λ, 운동에너지 = pc =hc/λ여기서, h는 플랑크 상수, c는 광속, λ는 빛의 파장입니다.  어디에도 질량은 없습니다그리고 아인슈타인의 상대성 이론에 의하면,물질의 질량은 광속에 접근한수록 질량이 증가하고, 광속에 되면 질량이 무한대가 됩니다. 그래서 어떠한 물질도 광속으로 움직일 수가 없습니다.       m = mo / root{1-(v/c)²}  여기서, mo는 정지상태에서의 질량을 의미합니다.하지만 빛은 질량이 없기 때문에 광속으로 움직일 수 가 있는 것입니다.컴프턴 산란 실험에서 X선과 전자의 충돌에 의한 X선 파장 변화에 대한 실험입니다.이때 운동량과 운동에너지가 보존됩니다.   하지만 이때도 빛의 운동량과 운동에너지는 위에서 말한 것과 같이 질량이 아닌 파동으로서의 에너지로 표현되고 있습니다.예) 운동에너지 보존식 : P1c + mc² = P2c + (mc²)² + Pe²c² 여기서 P1c은 충돌전 X선의 에너지,  mc²은 정지한 전자의 에너지, P2c는 충돌 후 X선의 에너지, (mc²)² + Pe²c²는 충돌 후 전자의 상대론적 에너지 입니다빛이 왜 질량이 없느냐에 대해서는 개인적인 생각입니다만,왜 없느냐 보다는 원래 없는 것이다. 라고 보는 것이 맞을 것 같습니다.과학자들이 빛의 본질을 찾아가는 과정에서 빛은 질량이 없고 에너지만 있으며, 파동적인 현상과 입자적인 현상을 모두 가지고 있음을 발견한 것이라고 생각합니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.빛은 입자와 파동의 두 가지 성질을 모두 가지고 있습니다. 하지만 빛의 입자 성질은 광자라는 무질량 입자로서, 질량이 없는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 빛은 질량이 없다고 알려져 있습니다. 하지만 빛은 전자기파라는 파동 형태로 전파되기 때문에, 일정한 양의 빛은 일정한 양의 전자기 에너지를 가지고 있습니다. 이 에너지는 질량과 같은 성질을 가지지 않지만, 에너지의 양은 질량과 비례한다는 알버트 아인슈타인의 상대성 이론에서는 질량에 해당하는 개념으로 취급됩니다. 이를 통해 일정한 양의 빛은 일정한 양의 질량적인 효과를 가질 수 있지만, 이는 일반적인 질량과는 다른 개념입니다.

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.광자는 질량을 가지고 있지만, 그 질량은 매우 작아서 대부분의 상황에서는 무시될 수 있습니다. 이러한 질량을 "안정 질량" 또는 "고유 질량"이라고 하며, 이 값은 매우 작아서 일반적으로 표시 단위가 전자볼트 단위로 사용됩니다.빛은 질량이 있기 때문에 중력의 영향을 받지만, 그 영향력은 매우 작습니다. 빛은 전자기파이므로 전기력과 자기력의 영향을 많이 받습니다. 이러한 이유로 빛은 전자기학적인 상호작용에 대한 연구에 중요한 역할을 합니다.

화목한다람쥐109 · Answer

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.빛은 입자의 성질을 지니긴 하지만 무게는 없습니다 빛의 질량은 0입니다빛의 질량이 있다면 태양에사 빛이 나오므로 태양은 잠점 작아져야 합니다

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 광자는 질량을 가지고 있지만, 그 질량은 매우 작아서 일반적인 상황에서는 무시할 수 있을 정도로 작습니다. 빛의 질량은 "광자 질량"이라고 불리며, 이는 질량이 없는 것과 같은 값으로 약 10^-36 kg 정도입니다. 이 값은 너무나 작기 때문에, 일반적인 상황에서는 중력의 영향을 받지 않습니다.빛이 중력의 영향을 받는다는 것은 맞지만, 이는 공간이 아주 무거운 물체로 구부러져 있을 때 빛이 그 구부러진 공간을 따라 움직이기 때문입니다. 이러한 현상은 일반 상대성이론에서 설명되는 중력 렌즈 효과로 알려져 있습니다. 빛이 질량을 가지고 있지만, 그 질량은 너무나 작아서 중력의 영향을 받지 않을 정도로 무시할 수 있습니다.

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.빛은 질량이 있지 않습니다. 빛은 전자기파로서 입자와 파동의 양상을 모두 가지고 있습니다. 물리학에서는 이를 '파동-입자 이중성(duality)'이라고 부르며, 빛을 입자로 볼 때에는 광자(photon)라는 입자로서 설명하고, 파동으로 볼 때에는 전자기파로서 설명합니다. 이러한 이중성은 일반적으로 물리학에서 입자와 파동에 대한 이해를 넓히는 데 사용됩니다.

김재훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.빛은 무게가 없는 에너지 입니다 빛에 무게가  있다면 빛의 속도로  대단히 큰 물리 에너지가 발생해야 하지만 빛에 맞아 파괴된 물건이 없기에 빛은 무게가 없다고 볼수있습니다

식약정 · Answer

안녕하세요. 정준민 과학전문가입니다.빛은 광자라는 입자와 파동의 성질을 모두 가지고 있습니다. 하지만 광자는 질량이 없는 입자로 알려져 있습니다. 따라서 광자는 무게가 없습니다.그러나 빛은 중력의 영향을 받아 휘는 것으로 알려져 있습니다. 이는 일반 상대성 이론에 따라 중력이 질량과 직접적으로 관련된 것이 아니라, 질량이 공간-시간 곡률을 만들어 내고 이 곡률이 다른 물체의 운동을 결정하는 것이라는 개념에 기인합니다. 즉, 빛은 질량이 없지만 중력장이 공간을 굴절시키는 영향을 받아 경로가 휘는 것입니다. 따라서 빛은 질량이 없지만 중력에 의해 휘는 것으로 설명됩니다.

전기·전자

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