Question

Что такое СИЛА СВЕТОВОГО ДАВЛЕНИЯ?

Answer 1

В 1873 г. Максвелл, исходя из представлений об электромагнитной природе света, предсказал, что свет должен оказывать давление на препятствия. Это давление обусловлено силами, действующими со стороны электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля волны на заряды в освещаемом теле. Пусть свет падает на проводящую (металлическую) пластину. Электрическая составляющая поля волны воздействует на свободные электроны с силой

F эл =q·E,

где q - заряд электрона. E - напряженность электрического поля волны.

Электроны начинают двигаться со скоростью V (рис.1) Так как направление Е в волне периодически меняется на противоположное, то и электроны периодически изменяют направление своего движения на противоположное, т.е. совершают вынужденные колебания вдоль направления электрического поля волны. Магнитная составляющая В электромагнитного поля световой волны действует с силой Лоренца

F л = q·V·B,

направление которой в соответствии с правилом левой руки совпадает с направлением распространения света. Когда направления E и B меняются на противоположные, то изменяется и направление скорости электрона, а направление силы Лоренца остается неизменным. Равнодействующая сил Лоренца, действующих на свободные электроны в поверхностном слое вещества, представляет собой силу, с которой свет давит на поверхность.

рис.2

1- зеркальное крылышко 2- зачерненное крылышко 3-зеркало 4-шкала для измерения угла поворота 5-стеклянная нить

Давление света может быть объяснено и на основе квантовых представлений о свете. Как указано выше, фотоны обладают импульсом. При столкновении фотонов с веществом часть фотонов отражается, а часть поглощается. Оба процесса сопровождаются передачей импульса от фотонов к освещаемой поверхности. Согласно второму закону Ньютона, изменение импульса тела означает, что на тело действует сила светового давления F дав . Отношение модуля этой силы к площади поверхности тела равно давлению света на поверхность: P = F дав /S (5). Существование давления света было экспериментально подтверждено Лебедевым. Прибор, созданный Лебедевым, представлял очень чувствительные крутильные весы. Подвижной частью весов являлась подвешенная на тонкой кварцевой нити легкая рамка со светлыми и темными крылышками толщиной 0.01 мм. Cвет оказывал разное давление на светлые (отражающие) и темные (поглощающие) крылышки. В результате на рамку действовал вращающий момент, который закручивал нить подвеса. По углу закручивания нити определялось давление света.

Величина давления зависит от интенсивности света. С ростом интенсивности растет число фотонов, взаимодействующих с поверхностью тела, и, следовательно, импульс, получаемый поверхностью. Мощные лазерные пучки создают давление, превышающее атмосферное.

Answer 2

Сила светового давления

Сила светового давления - это физическая сила, которая возникает при взаимодействии света с поверхностью. Она проявляется в виде давления, которое свет оказывает на объекты, на которые падает. Сила светового давления возникает из-за взаимодействия фотонов, элементарных частиц света, с поверхностью объекта.

Основные характеристики силы светового давления: - Сила светового давления пропорциональна интенсивности света, то есть количеству энергии, переносимой светом за единицу времени. - Сила светового давления также зависит от площади поверхности, на которую падает свет. Чем больше площадь, тем больше сила светового давления. - Направление силы светового давления всегда перпендикулярно к поверхности, на которую падает свет.

Применение силы светового давления: - Сила светового давления играет важную роль в астрономии. Например, она может использоваться для изучения состава и свойств астероидов и комет. - Силу светового давления также можно использовать в технологии. Например, она применяется в солнечных парусах для перемещения космических аппаратов в космическом пространстве.

Примеры силы светового давления: - Когда свет падает на зерна пыли в атмосфере, сила светового давления может оказывать на них достаточно большое воздействие, что приводит к эффекту светового давления. Этот эффект можно наблюдать, например, в лазерных ловушках, где световое давление используется для удержания и перемещения микроскопических частиц. - Солнечный ветер, состоящий из потока заряженных частиц, также оказывает силу светового давления на объекты в космосе, такие как кометы и астероиды.