Давление света. Среди различных действий света на вещество давление света играет весьма видную роль

Среди различных действий света на вещество давление света играет весьма видную роль. Оно имеет большое значение в развитии электромагнитной теории света, представляет значительный интерес с общей философской точки зрения на природу света и имеет важные космические применения. Еще Кеплер пытался объяснить отклонение кометных хвостов за счет давления света, но лишь Максвелл теоретически обосновал наличие светового давления с электромагнитной точки зрения и вычислил его величину.

Формула Максвелла для светового давления записывается:

(4.5)

где Е - световая энергия, падающая на поверхность тела в 1 м за секунду (интенсивность света); с — скорость света в вакууме; р — коэффициент отражения света.

Световое давление было обнаружено на опыте и впервые измерено Лебедевым в 1899 году. Световое давление может быть обосновано и с позиции корпускулярной теории.

Пусть перпендикулярно поверхности падает монохроматическое излучение (частота v). Если в единицу времени на единицу площади поверхности тела падает N фотонов, то при коэффициенте отражения р света от поверхности тела pN фотонов отразится, а (1 -p)N — поглотится. Каждый поглощенный фотон передает поверхности импульс р = , а каждый отраженный - (при отражении импульс фотона изменяется на - Р). Давление света на поверхность равно импульсу, который передает поверхности в 1 с N фотонов - есть энергия всех фотонов, падающих на единицу поверхности в единицу времени, т.е. энергетическая освещенность поверхности, а W – объемная плотность энергии излучения. Поэтому давление производимое светом при нормальном падении на поверхность

W (4.6)

Формула (4.6), выведенная на основе квантовых представлений, совпадает с выражением, полученным из волновой теории Максвелла.

Полагая, что свет, подобно веществу, обладает массой, и обозначая массу света в единице объема через т, можно выразить давление, оказываемое светом в форме Р = тс. Тогда тс = и мы получим формулу Е = тс², имеющую важнейшее значение в современной физике. Она указывает на связь между энергией и массой и является справедливой не только для света, но и для вещества.

Ряд космических явлений могут быть объяснены только лишь при учете давления света - хвосты комет, максимальные размеры звезд и другие.