450번 글을2002-07-09 오후 1:43:53에
정기수
님이
남겨주셨습니다.
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> 조민규님께서 말씀하시길....
>
> 저는 고등학생인데여
> 저희 학교 물리2주관식중에
> 아쉬운건데 약간 이해가 안가서 이렇게 글을올리는데 명확한 답좀부탁드립니다.
> <문제>
> 광양자설의 핵심은 빛이 운동량을 갖고 있다는 점이다.
> 광자의 운동량을 빛의 파장(λ)으로 나타내면?
>
> 재가 쓴답은 <λ=h/mv>
> 이렇게 적었거든여
> 근데 답안지에는 p=h/λ이렇게 적혀있었거든여
>
> 그래서 선생님한테 재가쓴답은 아니냐고 물어보니
> 선생님 왈"빛은 질량이 없기때문에 mv는 틀렸다고하던데
> 재가 진짜 틀린건가여??
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(1) 우선 광자의 운동량(p)을 파장(λ)으로 표현하라고 했는데 λ=h/mv으로 표현하였으니 문제에서 요구한 요건에 맞지 않는군요. 즉 p = { ... λ ... }의 형식으로 식이 표현되어야 하므로 틀린것은 당연하다 생각합니다.
(2) 한편 λ=h/mv에서의 오른편 mv를 광자의 운동량이라고 생각하는데에는 선생님 말씀처럼 문제가 있습니다. 우선 광자는 질량(정지질량)이 0이므로 운동량을 mv형식으로 표현 할수가 없습니다. (상대성원리에 의해 [운동량=질량x속도]로 나타내는 자체가 문제를 가지고 있고, 빛의 경우 상대성원리를 따르는 빠른 속도를 가지고 있으므로 mv를 운동량이라고 나름대로 생각하는 것은 옳지 않습니다.)
(3) 더구나 우항의 분모에 있는 v는 빛의 속도이므로 명확하게 c로 나타내어야 할 것입니다.
(4) mv에서 m이 광자의 운동질량의 의미로 받아들인다면 위 식자체로는 성립합니다. 그 경우에 m=h/λc=hν/c^2 으로 광자의 운동질량의 관계식이 나오게 됩니다. 단지 이 운동질량은 이러한 질량을 가진 입자처럼 행동한다는 것으로 걷보기 질량의 의미로 쓰입니다. 이 걷보기 질량에 따라 중력을 받는다든지, 다른 진짜의 입자랑 충돌하기도 합니다. (식이 물리적으로 틀린 식이 아니라 하더라도 답은 아닐 수 있겠죠?)
혹시 (2)이하의 설명이 어려울 수 있지 않나 생각합니다. 일차로 (1)항으로 설명한 내용 처럼 언제나 문제의 요구에 부응되는 답을 적는 것을 명심하세요.
정기수 |
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