АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Давление света

Читайте также:
  1. S: Пучок естественного света, идущий в воде, отражается от грани алмаза, погруженного в воду. При каком угле падения отраженный свет полностью поляризован?
  2. V. ОСНОВНАЯ ПРАКТИКА ЯСНОГО СВЕТА
  3. V3: Дисперсия света
  4. V3: Дифракция света
  5. V3: Интерференция света
  6. V3: Поглощение света
  7. V3: Поляризация света
  8. V3: Рассеяние света
  9. V3: Световое давление
  10. А) Спектр света и значение разного типа излучений
  11. Артериальное давление крови.
  12. АРТЕРИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ У ДЕТЕЙ

При падении электромагнитных волн на какую-нибудь поверхность они оказывают давление. Давление света может быть объяснено как с электромагнитной точки зрения, так и в рамках квантовой теории.

Пусть на поверхность металла падает нормально плоская электромагнитная волна, тогда векторы электрического и магнитного поля такой волны параллельны поверхности. Под действием электрического поля Е электроны начинают двигаться параллельно поверхности. При этом на каждый электрон, движущийся со скоростью v, со стороны магнитного поля световой волны с индукцией В действует сила Лоренца

направленная внутрь металла перпендикулярно его поверхности. Таким образом, световая волна должна производить давление на поверхность металла.

В рамках квантовой фотонной теории световое давление обусловлено тем, что каждый фотон не только несет энергию hw, но и обладает импульсом р=hw/c. Каждый поглощенный фотон передает поверхности свой импульс

  (2.18)

а каждый отраженный - удвоенный импульс

  (2.19)

Пусть на поверхность прозрачного тела падает по нормали поток фотонов Nф (Nф - число фотонов, падающих на единичную площадку в единицу времени). Если поверхность тела имеет коэффициент отражения r, то в единицу времени rNф фотонов отразится от нее, а (1-r)Nф фотонов поглотится поверхностью. Импульс, получаемый единицей площади поверхности тела за единицу времени, равен

  (2.20)

Согласно второму закону Ньютона, Dр/Dt есть сила F (в данном случае это сила давления), а величина F/Ds - давление. Таким образом, световое давление равно

  (2.21)

Величина, равная произведению энергии фотона hw на число фотонов Nф, падающих на единицу площади тела в единицу времени, есть плотность потока световой энергии (энергетическая светимость) R. Эту же величину можно получить, умножая среднюю плотность энергии <w> в волне на скорость света:

  (2.22)

Поэтому

  (2.23)

Эту формулу при r=0 и r=1 мы уже обсуждали ранее, когда рассматривали давление электромагнитных волн.

Пример. Определим давление Р солнечного света на зачерненную пластинку, расположенную перпендикулярно солнечным лучам и находящуюся вне земной атмосферы вблизи Земли.

Солнечная постоянная С=1.4 кВт/м2. По определению этой величины С совпадает с энергетической светимостью R. Зачерненная пластинка поглощает излучение, то есть r=0. Поэтому давление равно

Давление света играет огромную роль в ориентации кометных хвостов относительно Солнца. Пылевидные частицы и молекулы газов, имеющиеся в кометах, испытывают световое давление со стороны солнечных лучей, в результате которого и образуются своеобразные формы кометных хвостов, ориентированных в противоположную сторону от Солнца. (В настоящее время предполагается, что явление образования хвостов комет частично определяется «протонным» ветром, исходящим от Солнца.)

Таким образом, и электромагнитная (волновая), и фотонная (квантовая) теории с одинаковым успехом решают вопрос о механизме и закономерностях светового давления.

Подведем итоги:

1. В явлениях распространения и отражения света (дифракция и интерференция) свет ведет себя как волна с такими типично волновыми характеристиками, как частота w и длина волны l. 2. В явлениях испускания и передачи энергии свет ведет себя как частица, характеризуемая энергией e=hv и импульсом р=hv/c. 3. Через постоянную Планка корпускулярные характеристики численно связаны с волновыми.

Поэтому приходится признать за фотоном двойственную природу. Пока в нашем курсе это необычное свойство - корпускулярно-волновой дуализм - установлено только для света.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)