(운동에너지)E=½mv²
(광자의 에너지)E=hf (h는 플랑크상수)
광자의 질량 m이 존재할 때,
두 식을 연립가능.
(광자의 운동에너지) E=½mc²
광자에너지 E=hc/λ (c는 빛의속도, λ(람다)는 빛의파장)
½mc²=hc/λ
mc=2h/λ
따라서 m=2h/cλ
2h는 상수이다. 그렇다면 빛의속도 c도 일정하니까 상수로 취급해야 할까?
아니다. 빛의속도는 변한다.
광자의 질량 m이 존재할 경우, c와 λ(파장)의 값은 서로 반비례해야 한다는 결론이 나온다.
실제로 백색광은 프리즘을 통과할 경우 확실하게 색이 구분되어 나온다.
이는 광자의 속도가 제각각 다르기 때문.
위 식에 따르면 진공이라고 해도 예외는 없다. 빛의속도는 파장에 따라 변한다. 프리즘 안에서 뿐 아니라 공기중에서도, 진공에서도.
그렇다면 어째서 인간은 아직까지도 그 사실을 눈치채지 못하였는가?
눈에 들어오는 광자의 종류가 워낙 많기 때문이다.
분명히 광자마다 파장은 다르고, 따라서 색깔도 서로 다르다.
그러나 광자마다 속도는 다를지언정, 눈에 들어오는 광자의 종류는 거의 균일하다.
인간의 눈은 3가지 색만 들어와도 백색광으로 처리한다고 알려져 있다.
따라서 인간은 빨강,초록,파랑 3가지의 광자만 균일하게 들어와도 파장에 따라 광속이 불변함을 눈치채지 못한것이다.
빛은 우주 제 2종물질로 취급하더군요. 또한 빛의 운동질량은 물리적 질량을 의미함이 아니고 상대론의 E-mc^2에 의한 '에너지 덩어리'로 해석하는 경향도 있습니다.. 본문 내용이 맞다/틀리다는 판단하기 어렵지만 일반입자 취급하면 오류가 생길 수도 있을 것 같습니다.
다만, 빛의 파장별 운동속도는 (프리즘 분광)에 의해 매질내에서는 분명 다르죠! 그런데 진공에서는 파장별 운동속도가 같다고 정의 되어 있죠... 개인적으로는 현대물리에서의 진공은 순수진공이 아니고 각종 소립자들이 생성되고 소멸되는 양자적 에너지장인데 진공에서의 빛의 파장별 운동속도가 정밀하게 똑같을 것 같지는 않습니다.. 빛의 파장별 운동속도는 다시 정밀하게 재관측을 해 보아야 할 것으로 보이는군요.. 글 내용 재밌네요