lichtsnelheid

[een Stein]

Ik ben begonnen met lezen van het boek "elegant universe" van Brian Greene. Ik heb nu in het kort de special relativity en general relativity gehad. Ik heb geleerd dat de lichtsnelheid de maximaal haalbare snelheid is. Uit de relativiteitstheorie blijkt dat het licht dus niet veroudert (vanuit ons perspectief?). Er stond ook in het boek dat het licht sinds de oerknal geen seconde ouder is geworden. Ik heb echter ook geleerd dat de snelheid van licht door bijv. water kleiner is dan die door vacuüm. Staat de tijd voor licht dat zich door water beweegt dan níet stil?

Uit E=mc^2 blijkt dat iets wat een massa heeft nooit de snelheid van licht kan halen, omdat het dan een oneindig grote massa krijgt. Waarom kan een foton dan niet sneller dan de lichtsnelheid? Ik heb namelijk begrepen dat een foton een energiepakketje is en daarom geen massa heeft.

Klopt het dat een foton geen massa heeft, maar dat een foton wel wordt afgebogen door de zwaartekracht doordat je een massa aan een foton kan toeschrijven m.b.v. E=mc^2?

Ik dacht dat het misschien handig zou zijn om de drie vragen die nu als eerste

in me opkwamen maar in één keer te stellen.

Bedankt al vast voor antwoorden/reacties.

[K. Jansen]

Klopt het dat een foton geen massa heeft, maar dat een foton wel wordt afgebogen door de zwaartekracht doordat je een massa aan een foton kan toeschrijven m.b.v. E=mc^2?

Een foton heeft geen massa. De reden dat een foton wordt afgebogen komt door de kromming van de ruimte. Licht volgt de kromming van de ruimte.

Staat de tijd voor licht dat zich door water beweegt dan níet stil

Volgens mij wel, maar dit weet ik niet zeker....

Waarom kan een foton dan niet sneller dan de lichtsnelheid? Ik heb namelijk begrepen dat een foton een energiepakketje is en daarom geen massa heeft.

Als iets geen massa heeft plaatst het zich altijd met de lichtsnelheid voort!

[Vortex29]

Ik heb geleerd dat de lichtsnelheid de maximaal haalbare snelheid is.

De lichtsnelheid zelf is ook niet haalbaar voor massa.

Uit E = mc^2 blijkt dat iets wat een massa heeft nooit de snelheid van licht kan halen, omdat het dan een oneindig grote massa krijgt.

Die vat ik niet, want volgens mij blijkt uit de formule m = m₀/(1 - beta.gif ²)^0,5 dat massa naar oneindig gaat bij benadering van de lichtsnelheid.

[een Stein]

Is er iemand die weet waarom de tijd bij licht dat zich door water beweegt ook stil staat (als dat zo is), terwijl het een kleinere snelheid heeft dan licht dat zich door vacuüm beweegt.

[Elmo]

Jullie denken er niet aan dat E=mc² niet het hele verhaal is! Dat veel mensen dat denken komt door al die populair-wetenschappelijke boekjes (Hawking e.d.) die graag een zwik details onder tafel vegen.

De totale vergelijking is eigenlijk: E=√(m²c⁴+p²c²). Hierin is m de massa, c de lichtsnelheid en p de impuls. Dat is de formule waarmee je moet werken!

Vul hier m=0 in en je krijgt de bekende formule voor energie van een foton: E=pc=hf (de constante van Planck * de frequentie van het foton).

Vul hier p²c² << m²c⁴ in (wat voor de meeste massa een zeer goede benadering is) en je krijgt weer E=mc².

Maar die twee limieten zijn speciale gevallen die slechts een beperkte geldigheid hebben.

Als je het zekere voor het onzekere wil nemen (als je dus niet weet of je wel E=mc² mag gebruiken), dan moet je E=√(m²c⁴+p²c²) nemen. Die werkt altijd.

O ja, over het feit dat licht langzamer beweegt in een medium (water, bijvoorbeeld): Dit komt doordat het foton in het medium slechts een tijdje (in ons referentiekader) kan bewegen voordat het geabsorbeerd wordt door een atoom van het medium. Na de absorptie duurt het even voordat een nieuw foton weer wordt uitgezonden. Omdat dit heel vaak gebeurt, lijkt het alsof het foton in een medium langzamer beweegt, maar dat is dus niet zo: het beweegt "gewoon" met de lichtsnelheid, tenzij het even geabsorbeert is.

Vergelijk het maar met autorijden in de stad (en we negeren even versnelling): je rijdt de hele tijd netjes 50 km/uur, maar regelmatig moet je stilstaan voor een rood stoplicht. Het resultaat is dat je over 50 km duidelijk meer dan een uur doet, terwijl je toch de hele tijd 50 km/uur gereden hebt (tenzij je even stilstond). Voor licht werkt het ruwweg net zo.

[Niels boor]

Maar als het licht dan wordt geabsorbeerd, draait de foton dan eventjes met de lichtsnelheid rond ofzo binnen de atoom die de foton absorbeerde?? Want als de foton, net als de auto voor het stoplicht, eventjes wacht, dan staat hij namelijk even stil, en gaat de tijd dus wel vooruit voor de foton (relatief voor ons).

[Elmo]

Nee: als het foton wordt geabsorbeerd, dan wordt het vernietigt. Er is dan dus even geen foton meer. (Het aantal fotonen in het universum is niet constant!) Even later wordt een nieuw foton weer uitgezonden door het atoom.