Sabemos que el fotón no posee masa. Pero tiene tendencia a chocar con las superficies, como vemos en el efecto fotoeléctrico. Como no posee masa, ¿cómo puede tener momento lineal?
$E=mc^2$ y $E=hc/\lambda$
$mc = h/\lambda =p$
Aquí $m=0 \Rightarrow p=0$ .
Pero los fotones pueden colisionar.
La fórmula del impulso, $p = mv$ sólo es válido en el contexto de mecánica clásica . Para los fotones, la energía y el momento están relacionados por $E = pc$ que, debido a que $E = hv = \frac{hc}{\lambda}$ conduce a la siguiente fórmula: $p = \frac{h}{\lambda}$ . Por tanto, el momento es siempre distinto de cero y sólo depende de la longitud de onda.
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En general, la Física es buena para responder a las preguntas de "qué" y "cómo", pero no es muy buena para responder a las preguntas de "por qué", salvo de forma reductiva o tautológica. Hay varias formas de responder a tu pregunta, pero realmente no satisfacen (en mi opinión) a nadie que quiera saber seriamente por qué los fotones tienen momento, al menos no en un sentido fundamental. Creo que la mejor pregunta es: "¿Qué te llevó a creer que tener masa es un prerrequisito para tener momento?" Lo más probable es que te hayan dicho algo que hayas interpretado como tal. No. Los fotones tienen momento porque así es como funciona nuestro Universo. O bien, otra forma de responder es: Todo lo que tiene energía tiene momento. La energía de cualquier cosa se puede dividir en energía potencial y cinética. Hay una relación íntima entre el momento y la energía - por ejemplo, ¿cuál es la derivada de ½mv² con respecto a la velocidad? (¿y cuál es la integral de mv dv?) Resulta que el impulso y la energía son dos aspectos de las mismas Leyes de la Física. No estoy seguro de si estas diversas respuestas pueden ayudar o no. Puede ser posible imaginar un Universo en el que sólo las cosas con masa en reposo también llevó el impulso. Si es así, no sé cómo se puede hacer esa imaginación.
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