Квантовая теория света объясняет световое давление как результат передачи фотонами своего импульса атомам или молекулам вещества

Пусть на поверхность площади S нормально к ней ежесекундно падает N фотонов частоты . Каждый фотон обладает импульсом . Если ρ – коэффициент отражения поверхности, то ρN фотонов отразится от поверхности, (1 - ρ) N фотонов поглотится. Каждый поглощенный квант света передает поверхности импульс , каждый отраженный – импульс , т.к. при отражении направление импульса фотона изменяется на противоположное и импульс, передаваемый им частицами вещества составляет .

Полный импульс, получаемый поверхностью тела, составит:

(11)

Вычисляем световое давление. Для этого (11) разделим на площадь S «крылышка»:

(12)

Если учесть, что , то (12) примет вид:

(13)

Выражения (10) и (13), выведенные в рамках электромагнитной и квантовой теории, совпадают. Справедливость этих результатов была доказана экспериментально П. Лебедевым.

Давление естественного света очень мало. Если коэффициент поглощения поверхности близок к единице, то давление, оказываемое солнечными лучами на такие поверхности как некоторые участки Земли, составляет Па (т.е. мм рт.ст.). Это давление на 10 порядков меньше атмосферного давления у поверхности Земли. Исключительная изобретательность позволила П. Лебедеву измерить столь малое давление. Световое давление не играет никакой роли в обычной жизни человека. Но в космических и микроскопических системах его роль существенна. Внутри звезд при температуре в несколько десятков миллионов Кельвин давление электромагнитного излучения должно достигать громадного значения. В микромире давление света проявляется в световой отдаче, которую испытывает возбужденный атом при излучении им света. Гравитационное притяжение внешних слоев звездного вещества к ее центру уравновешивается силой, значительный вклад в которую вносит давление света, идущего из глубины звезды наружу.

Date: 2015-09-02; view: 652; Нарушение авторских прав