Einstein heeft inderdaad gelijkwaardigheid van massa en energie gevonden volgens de fameuze E = mc² formule. Deze geldt voor elke massa die minder dan de lichtsnelheid beweegt. En daarmee voor alles, behalve voor die deeltjes die wel met lichtsnelheid bewegen... licht zelf: fotonen.

Voor fotonen geldt dat ze altijd met snelheid c bewegen en daarbij een energie hebben die afhankelijk is van hun frequentie: E = h.f  waarbij f de frequentie is en h de constante van Planck.

Dus als 4 "trage" deeltjes zoals protonen samenbotsen tot 1 heliumkern dan is het beetje massaverschil m dat een heliumatoom lichter is dan 4 protonen omgezet in energie volgens E = mc² . En die energie wordt dan door een hoogenergetisch foton (gammastraling) getransporteerd met frequentie  f = E/h

Een foton is een massaloos deeltje met snelheid c, een electron een geladen deeltje met meetbare massa en snelheid kleiner dan c. Ze zijn dus niet hetzelfde.  Maar als een electron zijn tegenpool (positron) tegenkomt dan kunnen ze wel annihileren (ophouden te bestaan) en komt hun gezamelijke massa van 2m_e vrij als energie in de vorm van een foton.

Duidelijker zo?

 

Toch is een hele goed vraag. Want de tijd staat voor een foton stil (het beweegt immers met de lichtsnelheid). Wanneer de tijd stil staat is het zinloos om over frequentie (het aantal trillingen per tijdseenheid) te spreken...... Dus hoe komt de foton aan zijn energie (E = λ x f) wanneer je niet over een frequentie kunt spreken omdat de tijd voor de voortsnellende foton stil staat? 

Enerzijds E = m x c² en anderzijds E = λ x f , doet toch haast vermoeden dat er een dieper verband tussen m en f bestaat......

dag Stephan,

ik weet niet waar je die vandaan hebt. 
v=λ·f , ja, maar niet E=λ·f

voor fotonen geldt E = hf = hc/λ

met h de constante van Planck

groet, Jan

Hallo Jan, dankjewel voor de reaktie. Sorry voor de notatie, maar het maakt de vraag niet anders of je voor planck-constante nu λ of h schrijft......(?) groet, Stephan

Het was nota bene Max Planck zelf die het symbool h voor de naar hem genoemde constante heeft ingevoerd. De conventie is dat λ als symbool voor golflengte wordt gebruikt en h voor de constante van Planck. Als je daar van af meent te moeten wijken leidt dat alleen maar tot nodeloze verwarring.

omdat ook energie afhangt van de waarnemer.

Nemen we voorbeeld uit de klassieke mechanica, een kanonskogel, massa 5 kg, snelheid 200 m/s. Bewegingsenergie dus E= ½ x 5 x 200² = 100 000 J. 

Geen pretje voor de stilstaande waarnemer die die klap energie tegen zijn stilstaande hoofd krijgt

Maar als die waarnemer zelf een snelheid heeft van 199,9 m/s, in dezelfde richting als de kanonskogel, dan is de "klap" slechts E= ½ x 5 x 0,1² = 0,025 J

Het heeft dus weinig zin om te spreken van de frequentie of energie van een foton bezien vanuit dat foton. 

Groet, Jan

@ Jan: Dankjewel Jan!! Ben geen zelf absoluut geen natuurkundige, alleen geinteresseerd (daar zit wellicht ook het probleem :) ). Maar ben er daarom ook nog niet helemaal uit. Je antwoord kan ik goed volgen vanuit de klassieke mechanica....

Maar een foton verwijdert zich altijd met de lichtsnelheid. Voor de foton (of ieder ander object dat zich met de snelheid van het licht zou voortplanten door de ruimte) is er geen tijd. Dus is het - en daar is je punt volkomen terrecht inderdaad - vanuit het perspectief van de foton zinloos om te spreken over bijvoorbeeld afstanden of frequentie (of enig ander begrip dat samenhangt met tijd).

Dus op het moment dat het open universum op enig moment alleen nog maar straling zou bevatten, zou het dus ook zinloos zijn om over tijd, afstanden, frequenties of entropie (de tijdpijl) te praten. 

Je gaat er verder niet op in, maar is er enig verband tussen massa en frequentie (anders dan dat ze beide klaarblijkelijk de energie van materie danwel de energie van straling definieren)? 

Nogmaals, dank voor je antwoorden. Stel ik zeer op prijs.

Groet,

Stephan

@Arno, tjonge.....dat iemand per ongeluk λ ipv Ⴌ gebruikt waarvoor hij al excusses heeft gemaakt..... We zijn niet allemaal volledig thuis in het jargon. Maar ik bedoelde inderdaad de constante van Planck.

We zijn hier op een middelbare-school-vraagbaak. Dat soort fouten corrigeren we dus liefst, expliciet, want ook slechte voorbeelden doen "goed" volgen. Dus daarop hoef je Arno niet aan te spreken. 

Hamvraag is, waarom zou je dat zoeken? 

Aangezien natuurkundigen dit hele verhaal ingewikkeld genoeg vinden, en de misconcepten om elk hoekje op de loer liggen, is het dan mogelijk wijs om òf dit eens diepgaand te gaan bestuderen, òf een andere interesse te zoeken. 

Wil je toch hierop verder gaan, dan is Wetenschapsforum.nl overigens een geschiktere plaats voor dit soort discussies.

Groet, Jan

>is er enig verband tussen massa en frequentie
DeBroglie kent zoiets in de quantum mechanica: λ = h/p (met p = mv en v < c) als "golflengte" van massadeeltjes omdat die blijken te interfereren met zichzelf (dubbele spleetexperiment van Young).

En ja, λ ziet elke halve natuurkundige als golflengte en nooit als constante van Planck. Maar dat hoeft je niet te weerhouden tegen de gebruiken in toch λ ervoor te gebruiken zolang je dat dan maar tevoren meldt. En op de koop toe neemt dat anderen "voorgeprogrammeerd" het toch misvatten. Dus is het handiger om je conformeren aan de gebruikelijke symbolen.

Is een foton een deeltje? Of gedraagd het alleen als een deeltje?

Een foton is de deeltjes-weergave van een elektromagnetisch veld.
In "dagelijks" gebruik is een foton vaak een lichtdeeltje. Althans: er zijn experimenten/situaties waarin licht zich gedraagt als stroom deeltjes  (bijv. foto-elektrisch effect, compton-verstrooiing). Maar in andere situaties gedraagt het zich als golf met bepaalde frequentie (zoals interferentie en buigingsverschijnselen).
Licht is noch het één noch het ander, maar heeft beide aspecten (en misschien nog wel meer waarvan we ons nog niet bewust zijn).  Een foton "bestaat" dus niet, een lichtgolf ook niet.
Daar waar bij een verklaring het licht in discrete energiepakketjes wordt gezien, wordt de term "foton" gebruikt. Dat deeltje heeft een energie E die we koppelen aan wat het licht als golf aan energie zou hebben, E = hf  waarbij f de frequentie is van het licht als het een golf zou zijn.

Bij een lichtdeeltje visualiseren we dit door aan te nemen de frequentie niet exact te kennen, maar van alles te kunnen zijn tussen frequentie f (van E = hf) en een interval Δf eromheen. Als die golven samen interfereren dan ontstaat een klein gebiedje waar je golf wezenlijk van de 0-waarde van de amplitude afwijkt en dit als de lengte van het foton kan worden gezien.

Als licht er alleen nu is, immers de tijd is niet relevant, waarom zouden we dan alleen vanuit een bigbang op weg zijn gegaan en waarom niet op weg naar het verleden?

Tijd is niet relevant voor licht. Wel voor ons - buiten het "rustframe" van de lichtstraal. Daar loopt de tijd vooruit.

"Yesterday is history, tomorrow a mystery, today is a present." (Eleonor Roosevelt)

Dat is precies wat ik dacht. Waarom zouden we moeten denken in de termen van een big bang. We kunnen op denken in termen van een groot zwart gat. Dan is tomorrow history en yesterday een mistery. Alleen voor mensen maakt dat verschil maar die tellen nauwelijks mee in het geheel. Want alles doet gewoon wat het moet doen. 

Niemand zegt dat je moet denken in termen van een big bang. De manier waarop dat altijd wordt getoond (als soort explosie van buitenaf) is ook onzin. We zijn er onderdeel van en "zien" niets van een big bang. Alleen dat de ruimte waarin we ons bevinden blijkbaar steeds groter wordt als de roodverschuiving van licht van ver verwijderde stelsels een indicatie is. Achteruit in de tijd is nog steeds een onmogelijkheid. De 2e wet (nou ja...ervaringsfeit) van de thermodynamica gaat uit van altijd toenemende entropie en "dus" een richting van tijd. Ook causaal zou teruggaan nogal wat problemen veroorzaken. Al zijn er allerlei "uitvluchten" als multi-verse universa en zo. Leuk voor bij de kerstboom.

Ik ben niet overtuigd van de richting. Als het voor het foton stl staat, en de andere deeltjes moeten doen wat ze kunnen, dan dwingen ze elkaar wederzijds tot een richting. Dat kan versnelling genoemd worden maar ook vertraging. Als de deeltjes simultaan bewegen volgens een gekromde baan, dan zouden zij elkaar synchroon tot vertraging dwingen. Dat krijg je volgens mij een soort Mebius ring. 

Ik zie de logica van "dwingen" niet. Maar heb ook geen zin me in esoterische kwesties te verdiepen.

Logica is dwang want er is geen eindeloze vrije keuze waaruit men kan kiezen. Als de dingen in een bepaalde gekromde richting moet gaan, dan is de kans heel groot dat ze precies op het zelfde moment de andere kant in een Mebius ring elkaar ontmoeten.

De ruimte mag uitbreiden maar de hoeveelheid materie neemt nergens toe. Dus er moet een verklaring zijn dat massa en energie elkaar in evenwicht houden. 

Hoi ik heb een vraagje;ik ben een kunstschilder en maak af en toe Science-fiction tekeningen en schilderijen,nu  was mijn vraag hoe zou je een foton tekenen van dichtbij.Als het mogelijk is iets in de trend van een schematische voorstelling van een atoom ofzo.Ik ben een beetje gaan zoeken op het internet en vind precies niet wat ik zoek.

Dag Alain,
Een foton tekenen vereist enige lenigheid van geest.
Als je ergens een foton neerlegt om het te bekijken, is het geen foton meer.
Fotonen bewegen met de lichtsnelheid, en het is niet eenvoudig om ze al rennend bij te benen teneinde ze te bekijken.

Bestaan fotonen eigenlijk wel of zijn het alleen verzinsels? In de natuurkunde is een foton een model waarmee we ons een voorstelling trachten te maken van licht (ruimer: elektromagnetische straling). In zo'n model gebruiken we alledaagse begrippen. Maar alledaagse taal is nauwelijks geschikt om uit te drukken wat licht in wezen is. Zo'n model schiet vroeg of laat tekort.

We gebruiken voor licht in hoofdzaak twee modellen.
a. Licht als een stroom van bewegende 'deeltjes', fotonen genaamd. Zo'n foton is niet een balletje dat bestaat uit een of ander 'spul'. Maar als licht iets treft (netvlies, lichtgevoelige chip in een camera, muur), gedraagt het licht zich tot op zekere hoogte als een stroom deeltjes (fotonen) die ergens tegenaan botsen en dan ophouden te bestaan. In die zin zou je een foton als een bewegend balletje kunnen tekenen.
b. Licht als een golfverschijnsel, dat tot op zekere hoogte vergelijkbaar is met een golf in het badwater. In dit model zijn er geen fotonen en trilt of golft er geen 'spul', maar neemt de elektrische en magnetische sterkte beurtelings toe en af: een elektrische en magnetische trilling die zich uitbreidt in de ruimte. In dit model zou je licht kunnen tekenen als een golflijntje.
Groet, Jaap

 en als je dat dan googlet dan vind je dit soort voorstellingen: 


Groet, Jan