Давление света
Давление света — это механическое действие света на поверхность, возникающее при поглощении или отражении фотонов. Оно объясняется тем, что свет переносит энергию и импульс фотона, который при взаимодействии с поверхностью изменяется.
Как возникает давление
При поглощении фотона поверхностью его импульс полностью передаётся поверхности. Если фотон отражается, его импульс меняет направление, поэтому изменение импульса и давление обычно больше. Для плоской поверхности, на которую нормально падает поток излучения с интенсивностью \(I\), давление выражают так:
Здесь \(c\) — скорость света в вакууме. Формулы показывают, что давление увеличивается с ростом интенсивности света. При наклонном падении учитывают направление лучей и площадь, на которую приходится поток.
Если интенсивность света \(I=600\ \text{Вт/м}^2\) полностью поглощается чёрной поверхностью, то \(p=I/c\approx2\cdot10^{-6}\ \text{Па}\). Для идеального зеркала при той же интенсивности давление было бы примерно в два раза больше.
Давление света — не то же самое, что световое давление в бытовом смысле или давление газа. В газе давление создаётся ударами частиц, а здесь — изменением импульса фотонов при взаимодействии с поверхностью.
Почему давление света на идеальное зеркало больше, чем на поглощающую поверхность при одинаковой интенсивности?
Главное
- Давление света возникает из-за изменения импульса фотонов при поглощении или отражении.
- Основная формула: \(p=F/S\); для нормального падения \(p=I/c\) при поглощении и \(p=2I/c\) при зеркальном отражении.
- При одинаковой интенсивности отражающая поверхность испытывает примерно вдвое большее давление, чем поглощающая.