전자기파는 정지 질량이 0임에도 관성을 가지는 이유는 무엇일까요?

Question

안녕하세요

체가 관성을 가지려면 질량이 있어야 하는데,

전자기파의 정지 질량은 0임에도 전자기파에 관성이 있는 이유가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 전자기파는 질량을 가지지 않는 전자들이 진동하는 것으로 이루어져 있습니다. 전자는 전자기파의 전파에 에너지를 주입하거나 에너지를 빼앗겨 전파를 발생시키는 것으로 상호작용합니다.

전자기파는 전기장과 자기장이 번갈아 나타나며, 이러한 전기장과 자기장의 변화에 따라 전자가 진동합니다. 이 때, 전자는 진동할 때마다 전자기파에 에너지를 전달하거나 에너지를 받아들이기 때문에 전자기파의 전파에 관성을 가집니다.

전자는 질량이 없지만, 운동에너지를 가지며 운동하는 물체는 관성을 가지기 때문에 전자기파에도 관성이 있습니다. 따라서, 전자기파는 질량이 없는 전자들이 운동하는 것으로 이루어져 있지만, 전자의 운동과 관련된 운동에너지와 함께 전자기파의 전파에 관성을 가집니다.

Answer 2

안녕하세요. 한도리 과학전문가입니다.

전자기파가 질량을 가지지 않는 이유는, 질량의 개념은 뉴턴 역학과 관련이 있으며, 뉴턴 역학은 상대적으로 느린 속도에서 적용 가능합니다. 하지만 상대론적 이론에서는 고속 이동체의 경우 뉴턴 역학이 적용되지 않으며, 이 경우에는 질량이 존재하는 입자도 질량이 없는 것처럼 보이기도 합니다.

Answer 3

전자기파는 질량이 없는 입자인 광자(Photon)로 이루어져 있습니다. 따라서, 전자기파가 관성을 가지는 것은 질량에 의한 것이 아니라, 광전자가 운반하는 운동 에너지에 의해 발생하는 것입니다. 광자는 운동 에너지를 가지고 있으며, 이 에너지가 전자기파로 전달될 때 운동량도 함께 전달됩니다. 이러한 운동량의 변화는 다시 전자기파의 진동 상태를 변화시키며, 전자기파의 에너지와 진폭을 결정합니다. 따라서, 전자기파는 질량이 없어도 관성을 가지고 있습니다.