Давление света

Из основного постулата корпускулярной теории электромагнитного излучения следует, что электромагнитное излучение — это поток фотонов. Они распространяются в вакууме со скоростью, равной предельной скорости распространения взаимодействия, с = 3-108 м/с, масса и энергия покоя любого фотона равны нулю. Энергия фотона Е связана с частотой электромагнитного излучения v и длиной волны А формулой: Е = hv = hc/X. Эта формула 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, причем согласно теории относительности энергия частицы Е и ее импульс р связаны формулой

где Е0 — энергия покоя частицы. Так как энергия покоя фотона равна нулю, то из приведенных формул следуют две очень важные формулы: Е=ср и p = h/А.

Давление света открыто русским ученым П.Н. Лебедевым в 1901 г. В своих опытах он установил, что давление света зависит от интенсивности света и отражающей способности тела. В опытах была использована вертушка, имеющая черные и зеркальные поверхности лепестков, помещенная в вакуумированную колбу (рис. 2.2.8).

Рис. 2.2.8

Величину светового давления можно представить в виде: Р = F/S, ?

или Р = —^(1 + К), где Е = Nhv — энергия всех фотонов, падающих с

на единицу поверхности в единицу времени, т.е. энергетическая освещенность поверхности.

Давление света на различные поверхности можно рассчитать:

  • • если тело зеркально отражает, то К= 1 и Р = 2Ееа/с;
  • • если полностью поглощает (абсолютно черное тело), то К = 0 и Р = Ееа/с, т.е. световое давление на абсолютно черное тело в 2 раза меньше, чем на зеркальное.

Итак, следующее из корпускулярной теории заключение, что световое излучение оказывает давление на материальные предметы, причем давление пропорционально интенсивности излучения, прекрасно подтверждают эксперименты.

Одним из следствий давления солнечного света является то, что кометы, пролетающие вблизи Солнца, имеют «хвосты» (рис. 2.2.9).

Рис. 2.2.9

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >