Вопрос №35 Давление света.
Давление света на
вещество было экспериментально открыто
русским физиком Лебедевым. Давление
света очень мало, порядка ~
Па, однако оно
позволяет объяснить ряд явлений,
например, образование кометных хвостов
и предельные размеры звезд. Теоретически
световое давление может быть объяснено
на основе электромагнитной (волновой)
теории Максвелла и на основе квантовой
теории (теории фотонов).
По квантовой теории
световое давление фотонов измеряется
импульсом, передаваемым фотонами единице
площади стенки в единицу времени.
Обозначим
энергию светового
потока, падающего в единицу времени на
единицу площади стенки.
=
Число фотонов,
содержащееся в этом потоке, равно
.
Импульс фотона
равен
.
Поглощающей стенке фотон сообщает
импульс
,
а отражающий стенке
импульс
,
так как при отражении
импульс фотона меняется на противоположный
по направлению. В общем случае, когда
коэффициент отражения стенки равен
,
из полного числа
фотонов
отразится, а
поглотится стенкой.
Таким образом, давление света на стенку будет равно:
, (6.86)
где – объемная плотность энергии электромагнитного поля.
Вопрос №36 Корпускулярно-волновая двойственность (дуализм) свойств света.
Изучение волновой оптики (интерференция, дифракция, поляризация и другие явления) и квантовой оптики (фотоэффект, эффект Комптона) приводит к выводу о том, что свет одновременно обладает свойствами непрерывных волн и свойствами дискретных частиц – фотонов.
С уменьшением длины волны все более проявляются квантовые свойства и, наоборот: у длинноволнового излучения основную роль играют его волновые свойства.
Взаимосвязь между двойственными корпускулярно-волновыми свойствами света объясняется на основе статистического подхода к рассмотрению вопроса о распространении света.
Освещенность в различных точках пространства пропорциональна вероятности попадания фотонов в эти точки. По волновой теории освещенность пропорциональна интенсивности света и, следовательно, пропорциональна квадрату амплитуды световой волны, то есть можно сделать вывод о том, что квадрат амплитуды световой волны в какой-либо точке пространства является мерой вероятности попадания фотонов в эту точку. Корпускулярные и волновые свойства света взаимно дополняют друг друга.