求地球表面光子的密集度
光速是299792458m/s,一个光子一秒内产生的能量是 6.62607015 10^-34 J ,根据动能定理
1/2 m v^2 = 6.62607015 10^-34 J
1/2 m (299792458m/s)^2
= 6.62607015 10^-34 J
解得 m = 1.47449946 10^-50 kg
即一个光子的质量是 1.47449946 10^-50 kg 。
光子是宇宙中最小的物质,任何物质都是由光子组成的。
那么1kg的物质由多少光子组成呢?
1kg (1.47449946 10^-50 kg)= 0.678196247 10^50 个
1kg的物质由0.678196247 10^50 个光子组成。
对于一个质量是1kg的物体,让地球周围的光子撞击1秒,1秒后,它的速度是9.8m/s。
获得的能量是1/2 m v^2
=1/2 1kg (9.8m/s)^2
=40.02 J
1秒内有多少光子撞击呢?
1个光子1秒内产生的能量是
6.62607015 10^-34 J 。
48.2J ( 6.62607015 10^-34 J )=
7.24713 10^34 个光子
所以,1秒内7.24713 10^34 个光子撞击这个1kg的物体。
1kg的物质由0.678196247 10^50 个光子组成。
撞击1kg物体的光子数量与1kg物体所包含的光子数量之比是多少呢?
7.24713 10^34 (0.678196247 10^50 )
1.069 10^-15
所以地球表面光子的密集度是
1/(1.069 10^15) 。
扩展:
如果地球表面的光子密集度达到100%,那么地球包括地球上的一切物体将被加速到光速。
计算过程如下:
1kg的物质由0.678196247 10^50 个光子组成。
如果1秒内有0.678196247 10^50个光子撞击这个1kg的物体,
这个1kg的物体获得的能量是
6.62607015 10^-34J 0.678196247 10^50
= 4.49377590808872705 10^16 J
根据动能定理
1/2 m v^2
= 4.49377590808872705 10^16 J
1/2 1kg v^2
= 4.49377590808872705 10^16 J
v^2 =8.9875518161774541 10^16
v = 2.99792458480487032 10^8 m/s
即达到光速。