Импульс фотонаВолновая теория светового давления.

Возникновение све­тового давления можно объяснить, рассмотрев, например, воз­действие электромагнитной волны на лист металла под действием электрического поля электромагнитной волны электрон со скоростью и движется в направлении, противоположном направлению вектора Е напряженности электрического поля; магнитное поле волны действует на движущийся электрон с силой Лоренца FM . Рекомендуем читателю самостоятельно убедиться, что через половину периода, когда векторы E и B изменят направление на противоположное, направление движения элек­трона также изменится на противоположное, но направление силы Лоренца сохранится неизменным.

Средняя сила, действующая на электроны поверхности ме­талла, определяет силу давления, а ее отношение к площади — значение светового давления.

где R — коэффициент отражения, wcp — средняя плотность энер­гии волны. Для зеркальной поверхности R3 = 1 и р3 = 2wcp; для черной поверхности, которая полностью поглощает излуче­ние, Rч = 0 и рч=wср.

Опыт Лебедева.

Вывод Максвелла о наличии светового давления был встречен недоверием со стороны ряда крупных ученых. Возникла необходимость в экспериментальной про­верке данного результата. Решающие эксперименты были про­ведены П. Н. Лебедевым. В 1890 г. Лебедев сумел обнаружить и измерить давление света на твердые тела, а в 1907 — 1910 гг. — на газы.

Прибор Лебедева представляет собой очень чувствительные крутильные весы, подвижной частью которых является легкая рамка с укрепленными на ней «крылышками» — светлыми и черными дисками толщиной от 0,1 до 0,01 мм. Так как давление на черный диск почти вдвое (точнее, в полтора раза) меньше давления на светлый, то на подвижную систему действует вращающий момент, который можно измерить по углу закру­чивания нити. Плотность энергии Лебедев измерял с помощью специально сконструированного миниатюрного калориметра, на­правляя на него пучок света на определенное время и регист­рируя повышение температуры. На основе ряда наблюдений он пришел к выводу, что в пределах погрешности эксперимента световое давление согласуется с формулой, полученной Максвеллом.

Опыты Лебедева сыграли историческую роль в утверждении идей Максвелла, в частности его вывода, что свет есть электро­магнитная волна, они вошли в историю физики как класси­ческий пример исключительно тонкого физического экспери­мента.


Загрузка...

Яндекс.Метрика Google+