Световое давление
Световое давление — это давление, которое электромагнитное излучение оказывает на поверхность, передавая ей импульс. При поглощении света давление возникает из-за передачи импульса фотонов, а при отражении оно больше, потому что импульс фотона изменяет направление.
Свет состоит из фотонов, каждый из которых обладает импульсом фотона \(p_\text{ф}=\frac{E}{c}\). Поэтому поток света передаёт поверхности импульс и действует подобно давлению. Величина давления зависит от интенсивности излучения \(I\), то есть мощности, падающей на единицу площади.
Формулы
Формула (1) справедлива для полного поглощения света поверхностью при нормальном падении. Здесь \(c\) — скорость света в вакууме.
При зеркальном отражении давление в два раза больше: фотон передаёт поверхности изменение импульса, равное \(2p_\text{ф}\). Для непрозрачной поверхности, которая часть света поглощает, а часть отражает, можно записать \(p=\frac{(1+R)I}{c}\), где \(R\) — доля отражённого излучения.
Если поверхность полностью поглощает излучение интенсивностью \(I=300\ \text{Вт/м}^2\), то её давление равно \(p=\frac{300}{3\cdot10^8}=1\cdot10^{-6}\ \text{Па}\). Давление мало, но оно становится заметным при большой мощности и очень малой массе тела.
Световое давление — это давление излучения, а давление света — более широкое название того же физического явления. Не следует путать давление \(p\) с силой \(F\): они связаны формулой \(F=pS\).
Во сколько раз давление увеличится при переходе от полного поглощения к зеркальному отражению при той же интенсивности?
Главное
- Световое давление возникает при передаче поверхностью импульса фотонов.
- При поглощении \(p=\frac{I}{c}\), при зеркальном отражении \(p=\frac{2I}{c}\).
- Сила давления связана с давлением площадью: \(F=pS\).