Давление света

Давление света на тела было впервые измерено Лебедевым (1898 г.). Объясним его с квантовой точки зрения.

Пусть на поверхность непрозрачного тела падает поток Nфотонов в единицу времени. Если коэффициент отражения поверхности ρ, то ρNчисло фотонов отразится, (I-ρ)N- поглотится. Каждый отраженный фотон сообщит поверхности импульс (см. формулу 5.9), а

все отраженные ρNфотонов:

Поглощенный фотон передаст свой импульс телу , а все (1-ρ)Nфотонов

(1-ρ)N

И те и другие фотоны в итоге передадут поверхности импульс

2N+( 1-)N = N(1+).

Так как изменение импульса тела численно равно давлению Р_g, то давление, оказываемое светом на поверхность (при нормальном падении) Рg=N(1+)

Величина Nhν=E_eназывается энергетической освещенностью.

Тогда , (5.14)

ω- объемная плотность энергии излучения (ω =n·ε, гдеn– объемная плотность фотонов).

У зеркальной поверхности коэффициент отражения ρ = 1, у черной ρ=0, поток излучения Ф_е = Е_е S= εN=hν·N.

Максвеллом давление света было объяснено с волновых позиций, им была получена формула, подобная (5.14).

Заключение: рассмотренные выше волновые свойства электромагнитных волн в том числе и (света): интерференция, дифракция, поляризация и др., неразрывно связаны иcкорпускулярными свойствами, наглядно проявляемыми в явлениях фотоэффекта, эффекта Комптона и др. Это подтверждает диалектическое единство этих свойств в природе (см. п. 5.2).