Выражение для давления света
Обновлено: 05.10.2024
 | (2.7.1) |
Обратите внимание: формула (2.7.1) связывает корпускулярную характеристику электромагнитного излучения, энергию фотона, с волновыми характеристиками – частотой и длиной волны. Она представляет собой мостик между корпускулярной и волновой теориями. Существование этого мостика неизбежно, так как и фотон, и электромагнитная волна – это всего-навсего две модели одного и того же реально существующего объекта – электромагнитного излучения.
Всякая движущаяся частица (корпускула) обладает импульсом, причём согласно теории относительности энергия частицы Е и ее импульс p связаны формулой
 | (2.7.2) |
где – энергия покоя частицы. Так как энергия покоя фотона равна нулю, то из (2.7.2) и (2.7.1) следуют две очень важные формулы:
 , | (2.7.3) |
 . | (2.7.4) |
Обратимся теперь к явлению светового давления.
Давление света открыто русским ученым П.Н. Лебедевым в 1901 году. В своих опытах он установил, что давление света зависит от интенсивности света и от отражающей способности тела. В опытах была использована вертушка, имеющая черные и зеркальные лепестки, помещенная в вакуумированную колбу (рис. 2.10).
Рис. 2.10
Вычислим величину светового давления.
На тело площадью S падает световой поток с энергией , где N – число квантов (рис. 2.11).
Рис. 2.11
KN квантов отразится от поверхности; (1 – K)N– поглотится (рис. 2.10), K– коэффициент отражения.
Каждый поглощенный фотон передаст телу импульс:
 . | (2.7.5) |
Каждый отраженный фотон передаст телу импульс:
 , | (2.7.6) |
т.к. .
В единицу времени все N квантов сообщают телу импульс р:
 . | (2.7.7) |
Т.к. фотон обладает импульсом, то импульс, переданный телу за одну секунду, есть сила давления – сила, отнесенная к единице поверхности.
Тогда давление , или
где J – интенсивность излучения. Т. е. давление света можно рассчитать:
 , | (2.7.8) |
· если тело зеркально отражает, то K = 1 и
· если полностью поглощает (абсолютно черное тело), то K = 0 и , т.е. световое давление на абсолютно черное тело в два раза меньше, чем на зеркальное.
Итак, следующее из корпускулярной теории заключение, что световое излучение оказывает давление на материальные предметы, причем величина давления пропорциональна интенсивности излучения, прекрасно подтверждается в экспериментах.
Одним из следствий давления солнечного света, является то, что кометы, пролетающие вблизи Солнца, имеют «хвосты» (рис. 2.12).
Читайте также: