Давление света — это сила, которую свет оказывает на поверхность при падении, обусловленная передачей импульса фотонов.
1. Импульс фотона
-
Каждый фотон обладает импульсом:
`p=Ec=(hν)/c=h/λ`,
где E — энергия фотона, c — скорость света, h — постоянная Планка, ν — частота, λ — длина волны.
2. Давление при поглощении
-
Если поверхность полностью поглощает свет, каждый фотон передаёт ей импульс pp.
-
Давление:
`P_(погл)=I/c`,
где I — интенсивность света (мощность на единицу площади).
3. Давление при отражении
-
Если поверхность полностью отражает свет, импульс фотона меняется на противоположный, поэтому изменение импульса составляет 2p.
-
Давление:
`P_(отр)=(2I)/c`.
4. Интенсивность света
-
Интенсивность I связана с энергией фотонов:
`I=(N⋅hν)/(A⋅t)`,
где
N — число фотонов,
A — площадь,
t — время.
5. Учёт угла падения
-
При падении под углом θθ к нормали поверхности:
`P=(Icosθ)/c` (поглощение),
`P=(2Icosθ)/c` (отражение).
6. Практическое значение
-
Давление света очень мало (например, для солнечного света на Земле `P∼10^-6`Па), но оно важно в астрофизике (хвосты комет, солнечные паруса).
Итог:
-
Поглощение: `P=Ic`.
-
Отражение: `P=(2I)/c`.
-
Давление возникает из-за передачи импульса фотонами, что объясняется как квантовой теорией (фотоны), так и классической электродинамикой (волны Максвелла).