Світловий тиск

Так як електромагнітна хвиля переносить енергію, то, отже, вона переносить і імпульс? Припущення про існування світлового тиску було зроблено І. Кеплером ще в 1619 для пояснення форми кометних хвостів. Яке ж походження цього тиску?
Розглянемо нормальне падіння світлової хвилі на плоску поверхню тіла. Падаюча хвиля взаємодіє з електричними зарядами середовища.

Тиск світла обумовлено тим, що при поглинанні електромагнітної хвилі в деякому тілі йому передається імпульс з боку хвилі. Отже, для оцінки тиску електромагнітної хвилі треба підрахувати імпульс, переданий тілу за одиницю часу з боку хвилі, падаючої на одиничну площадку поверхні тіла. При розгляді тиску плоскою гармонійної хвилі необхідно враховувати, що тиск являє собою величину, що залежить від часу, і для хвиль з великою частотою, наприклад, світлових, з частотою, частота пульсацій тиску виявляється в два рази більше. З цієї причини для характеристики тиску вводять поняття середнього тиску, визначеного за аналогією із середньою щільністю енергії.
Якщо – середній імпульс електромагнітної хвилі в одиниці об’єму, то в одиницю часу одиничної майданчику на поверхні повністю поглинає тіла буде переданий імпульс, що міститься в об’ємі паралелепіпеда, що має одиничну площу підстави і висоту:
.
Величина тиску електромагнітної хвилі залежить від стану поверхні тіла, яке вона опромінює. Так, у разі дзеркального відображення при нормальному падінні хвилі імпульси до падіння і після відбиття рівні за величиною і протилежні за напрямком, тому зміна імпульсу дорівнюватиме. Отже, тиск на поверхню повністю поглинає хвилю тіла в два рази менше тиску на дзеркально відображає поверхню того ж тіла.
Таким чином, залежно від стану поверхні, що відбиває (дзеркальної, що поглинає або займає проміжне положення між розглянутими крайніми випадками) тиск електромагнітної хвилі буде лежати в межах

Посилання на основну публікацію