Ist Photon nur im Vakuum wirklich ein Photon? [Duplikat]

Um Ihren Titel zu beantworten: „Ist Photon wirklich ein Photon nur im Vakuum?“, ja, das ist in der Tat wahr. In einem Medium ist Licht eine Quantenüberlagerung von reinen Photonen und angeregten Materiezuständen.

Sie haben absolut Recht, dass nur Teilchen mit einer Ruhemasse ungleich Null bei relativen Geschwindigkeiten von weniger als beobachtet werden$c$. Eine stärkere Aussage kann gemacht werden: Die Ruhemasse eines Teilchens ist genau dann Null, wenn es beobachtet wird, wie es sich mit einer Relativgeschwindigkeit von bewegt$c$und es ist genau dann massiv, wenn die beobachtete relative Geschwindigkeit kleiner ist als$c$.

Licht in einem Medium hat ein Ruhesystem – dh eines, das sich mit Geschwindigkeit fortbewegt$c/n$relativ zum Medium, wo$n$ist der Brechungsindex des Mediums. Man kann also die Ruhemasse des Lichts berechnen, indem man seine Energie in diesem Rahmen herausarbeitet. Wie das geht, zeige ich in meiner Antwort hier und einem optischen Licht-Quasiteilchen in einem typischen Medium$n=1/5$hat eine Ruhemasse von ca$m_0=3\times 10^{-36}{\rm kg}$oder etwa 4 Millionstel einer Elektronenmasse.

Man sollte Licht nicht mit Photonen verwechseln, so wie man die Wellen in einem Teich nicht mit den Wassermolekülen verwechselt. Wellen und Moleküle haben unterschiedliche physikalische Verhaltensweisen und gehorchen unterschiedlichen Randbedingungen, dennoch erzeugt ein in den Teich geworfener Stein Wellen, und Moleküle bewegen sich hin und her, um die Wellen weiterzugeben, ähnlich wie die Welle in einem Stadion. wo Menschen nicht die Welle sind.

Licht entsteht auf mathematisch komplizierte Weise, indem es auf Millionen von Photonen reitet. Photonen gehorchen einer quantenmechanischen Maxwell-Gleichung und damit ist die Entstehung kollektiver Effekte als Licht erklärt. In diesem Bild kann man bildhaft für einen Spezialfall erahnen, wie Licht aus Photonen entsteht.

Links- und rechtszirkulare Polarisation und ihre zugehörigen Drehimpulse

Die Photonen in der Mitte haben in ihrer Bewegungsrichtung nur Spin + oder -. Sie bauen die Polarisation der Welle auf.

Mit diesem als physikalischem Hintergrund:

Mir scheint, dass Photonen in verschiedenen Medien „schwerer“ werden, wenn sich ihre Geschwindigkeit verlangsamt. Und wie ich weiß, bewegen sich nur Teilchen mit einer Masse langsamer als die Lichtgeschwindigkeit.

Es ist nicht das Photon, das schwerer wird, es ist Licht, wie in der anderen Antwort erklärt. Die Photonen in einem transparenten Medium legen aufgrund quantenmechanischer elastischer Streuungen mit dem Gitter des Mediums längere Wege zurück und behalten dennoch die Kohärenz, um Bilder zu übertragen. Längere Pfade erklären, dass ihre Geschwindigkeit immer noch c ist, während das austretende Licht langsamer wird.

Aufgrund der Winkel, die durch die elastische Streuung der Photonenbestandteile in transparenten Medien eingeführt werden, wird eine unveränderliche Masse für das Licht erzeugt, die ein Konglomerat von Photonen ist, wie von Rod Vance in der anderen Antwort beschrieben. Ähnlich dem pi0, das Masse hat, aber zu zwei Photonen mit einem Winkel zwischen ihnen zerfällt, um Energie und Impuls auszugleichen, was Masse in der speziellen Relativitätstheorie ist.

Ist Photon nur im Vakuum wirklich ein Photon?

Ein Photon befindet sich immer in einem "Vakuum", es sei denn, es interagiert. Wenn die Wechselwirkung elastisch ist, behält sie ihre Energie und ihren Impuls.