Давление электромагнитных волн

^ Давление электромагнитной волны. Электромагнитная волна переносит не только энергию электромагнитного поля, но и импульс. Этим объясняется давление, которое она оказывает на объекты, встречающиеся на пути ее распространения. Давление является результатом совместного действия на заряженные частицы вещества электрического и магнитного полей электромагнитной волны. Предположим, что плоская электромагнитная волна падает на образец и отражается от него. При падении плоской электромагнитной волны на поверхность вещества площадью S электрическое поле волны вызывает в веществе направленное движение свободных зарядов. Направление движения этих зарядов coj; направлено с напряженностью поля Е (рис. 159). Магнитное поле с индукцией ■В волны действует на возникающий ток с силой Ампера jF_a. Ее направление определяется с помощью правила левой руки- На образец действует сила F_A, направленная в сторону распространения ^волны. Давление электромагнитной вол-^аы на поверхность образца равно:

■ ^эм о

(156)

^ Давление электромагнитной волны на вещество

Электромагнитное излучение

При расчете давления идеального газа мы показали (Ф-10, формула

(163)), что давление равно:

2 P=-₃w,

где w — объемная плотность внутренней энергии газа. Этот результат был получен в предположении, что частицы могут равновероятно двигаться по трем координатным осям, поэтому в направлении одной из осей двигается лишь одна треть частиц (отсюда появился множитель 1/3). Поскольку взаимодействие электромагнитной волны и идеального газа с веществом является упругим, можно найти давление электромагнитной волны так же, как давление идеального газа. При этом нужно учесть, что волна распространяется в одном направлении, и потому необходимость введения множителя 1/3 отсутствует при определении давления р_дм электромагнитной волны:

****** ^J,?~~²*ш (А ~ ^ ^М*) (157)

С помощью формулы (149) можно найти связь давления электромагнитной волны с ее интенсивностью:

_г
,1. '>' с ■

с
Рэм = 2^.

Интенсивность излучения Солнца, попадающего в атмосферу Земли, оказывается около 1,4кВт/м². Среднее давление на отражающую поверхность

2- 1,4- 10³ _п. „ ^Р*« ⁼ 3-108 = ⁹'^{4 мкПа}-

Такое радиационное давление составляет лишь 10~¹⁰ от атмосферного вблизи поверхности Земли. Тем не менее длительное действие радиационного давления на большую площадь солнечных батарей искусственных спутников Земли (рис. IV, а на цветной вклейке, с. 288) приводит к их преждевременному сходу с орбиты и падению на Землю. Радиационное давление электромагнитных волн, идущих от Солнца, отталкивает хвосты комет от Солнца (рис. IV, б на цветной вклейке, с. 288).