Теория светового давления

В рамках фотонной теории световое давление следует интерпретировать как результат передачи импульса фотонов пог,тощающей или отражающей стенке. Поток монохроматического света частоты V, падающий нормально на стенку и приносящий за 1 с на 1 см энергию, равную Е, содержит N фотонов, где N определяется из условия [c.663]

С точки зрения квантовой теории световое давление следует рассматривать как результат передачи импульса фотонов поглощающему или отражающему телу. Пусть поток монохроматического света частоты V, пада- [c.184]

Давление света с точки зрения электромагнитной теории. Мысль о том, что свет при встрече с телами должен оказывать на них давление, была высказана еще Кеплером. Форма кометных хвостов объяснялась Кеплером на основе предполагаемого светового давления. [c.349]

По-прежнему ограничимся случаем плоских волн. Рассмотрим нормальное падение волны на границу раздела, а затем исследуем наклонное падение и выведем законы отражения и преломления электромагнитных волн. Введем основные понятия и обозначения и получим фазовые и амплитудные соотношения на границе раздела двух диэлектриков (формулы Френеля). Используя полученные соотношения, решим ряд задач, научное и прикладное значение которых весьма велико. Распространяя метод на случай границы раздела диэлектрик — проводник, получим основные сведения об электромагнитной волне в проводящей среде. В заключение рассмотрим возникновение светового давления. Таким образом еще раз убедимся, что теория Максвелла позволяет получить информацию о весьма разнообразных физических явлениях. [c.71]

Легко показать, что при отражении электромагнитной волны от металлической поверхности должна возникать сила светового давления, совпадающая по направлению с вектором плотности потока электромагнитной энергии S (рис. 2.24). Для количественного описания этого эффекта нужно воспользоваться формулами Френеля с подстановкой в них комплексных значений диэлектрической проницаемости, характеризующих отражение от металла электромагнитной волны. Такие довольно громоздкие вычисления могут явиться полезным упражнением для закрепления понятий, введенных в 2.5. Ниже мы получим выражение для светового давления в самом общем случае. Этот простой вывод будет базироваться на элементарных представлениях электронной теории. [c.108]

Значение этого утверждения в полной мере проявляется в фотонной теории (см. 8.5). На данном этапе изложения материала представляется важным отметить, что существование светового давления и связанного с ним понятия импульса электромагнитного поля может быть доказано в рамках электромагнитной теории света. [c.111]

Возражения Франклина, имевшие принципиальное значение, поскольку волновая теория света развивалась как теория упругая, потеряли свою силу в качестве аргумента против корпускулярных представлений, когда Максвелл вывел необходимость светового давления с точки зрения электромагнитной волновой теории и даже вычислил его величину. [c.660]

Как бы ни было истолковано явление светового давления в рамках корпускулярной или волновой теорий, сам факт его экспери- [c.663]

Из теории Максвелла вытекало также, что электромагнитные волны а значит, и свет) должны оказывать давление на тела. В 1899—1900 гг. П. Н. Лебедев измерил величину этого давления экспериментально и тем самым на деле открыл существование светового давления. [c.448]

Р —световое давление. В электромагнитной теории света [c.131]

Работая над теорией излучения, Больцман, применяя гипотезу светового давления Максвелла, дал теоретический вывод закона Стефана, заложив этим основу теории излучения. Этот закон носит название закона Стефана — Больцмана. [c.598]

В классической небесной механике теория движения небесных тел около центра масс развивалась применительно к конкретным телам (Луна, Земля) [94], что позволило сделать ряд упрощений, отсутствующих в общем случае при этом рассматривалось в основном влияние гравитационных моментов. Сложность задачи о вращательном движении искусственных космических объектов обусловливается произвольностью формы и распределения масс объекта, произвольностью начальных данных, многочисленностью факторов, влияющих на движение. Кроме гравитационных моментов следует учитывать еще аэродинамические и электромагнитные моменты, диссипативные эффекты, связанные с трением оболочки спутника об атмосферу и взаимодействием металлической оболочки с магнитным полем Земли влияние эволюции орбиты спутника, влияние моментов сил светового давления на космический объект, движущийся по межпланетной орбите, и т. д. Отметим также, [c.10]

Идея о световом давлении была высказана еще Кеплером для объяснения формы кометных хвостов. В рамках корпускулярных представлений о природе света такая гипотеза была естественной, так как световые частицы должны были бы передавать свой импульс поглощающим и отражающим телам, т. е. производить давление. Неудачи ранних попыток обнаружить световое давление иа опыте приводились Франклином и Юнгом как один из аргументов против корпускулярной теории. Волновая теория, рассматривавшая свет как поперечные упругие волны, отрицала световое давление. Однако пришедшая ей на смену электромагнитная волновая теория света дает объяснение возникновению светового давления и позволяет его рассчитать. Экспериментально световое давление было впервые обнаружено и измерено П. Н. Лебедевым в 1900 г. в исключительно тонких опытах. Измерения Лебедева, подтвердившие рассчитанное Максвеллом световое давление,- сыграли большую роль в становлении электромагнитной теории света. [c.167]

В свое время одним из доказательств волновой теории С. считалось совпадение экспериментально определенной величины светового давления, равной для случая давления на чер- [c.148]

В девятой главе дается изложение теории возмущений от светового давления. Центральным местом здесь является введение так называемой теневой функции, которая позволяет получить аналитические выражения для возмущений с учетом теневого эффекта. [c.9]

Существует некоторая аналогия между излучением и газом энергия обоих зависит от температуры, и, кроме того, как излучение, так и газ, обладают некоторым давлением. Согласно электромагнитной теории света, световое давление равно 1/3 С/. [c.59]

Вывод Больцмана и все последующие работы по теории теплового излучения существенно используют результаты Максвелла, предсказавшего и рассчитавшего давление света (см. т. И, 61 т. И1, 145, а также задачу 2 к 84 этого тома). Для изотропного излучения это давление равно аР = VgM, где и — интегральная плотность лучистой энергии. К такому выражению должна приводить всякая релятивистская теория света, независимо от того, является ли она корпускулярной или волновой. До теории относительности этот результат, разумеется, не был известен, а результаты Максвелла не считались общепризнанными. В частности, согласно нерелятивистской корпускулярной теории должно было бы быть = Vgu, как это предсказывает кинетическая теория газов (см. т. И, 59). Поэтому опыты П. Н. Лебедева, впервые измерившего в 1900 г. световое давление, подтвердившие результаты Максвелла, имели основополагающее значение для всей термодинамики лучистой энергии. [c.685]

Развитие рассмотренных в этой книге теорий рассеяния света с самого начала было тесно связано с астрономией. В связи с теорией хвостов комет еще до 1900 г. были выполнены расчеты действия светового давления на идеально проводящие щары. Начиная с 1930 г. много внимания уделялось исследованию оптических свойств межзвездных частиц. Более поздние работы по рассеянию на цилиндрах были предприняты с целью объяснить межзвездную поляризацию. [c.512]

Эта характеристика фотонов должна 1 роявляться в физических опытах. В качестве примера рассмотрим объяснение в рамках фотонной теории светового давления. [c.446]

Во времена Лебедева не удавалось получить высокое разрежение внутри баллона, что сказалось на величине давления. В 1923 г. Герлах, добившись относительно высокого вакуума, получил значение светового давления, совпадающее с теорией с точностью до 2%, [c.351]

Измерение столь малой силы, действующей на отражающую поверхность (в яркий солнечный день ка 1 м земной поверхности действует сила 0,5 дин), была задачей отнюдь не легкой. Эти трудности усугублялись тем, что в годы, когда экспериментировал Лебедев, техника высокого вакуума была развита слабо. При г1едостаточно высоком разрежении вторичные эффекты (термический и др.) играют большую роль. Достаточно указать, что если наблюдать воздействие света на два помещенных внутри откачанной колбы крылышка, одно из которых сделано блестящим, а второе — зачерненным (именно так часто иллюстрируют явление светового давления), то система начинает вращаться в направлении, противоположном предсказанному теорией. [c.107]

Заметим, что отличное совпадение результатов оценки светового давления с данными опыта получается лишь при строго релятивистском описании процесса. Действительно, выражение для импульса фотона /iv/ было получено использованием формул релятивистской механики. Следовате.яьно, при формулировке законов сохранения, описывающих элементарные акты, приводящие к возникновению и уничтожению фотона, нужно учитывать эффекты, предсказываемые теорией относительности. Проиллюстрируем это элементарным изложением теории рассеяния рентгеновского излучения в каком-либо веществе. [c.447]

Идея, согласно которой свет должен давить на освещаемые им тела, была высказана еще Кеплером, который видел в ней объяснение формы кометных хвостов. Идея о световом давлении подсказывалась ньютоновой теорией истечения световые частицы, ударяясь об отражающие или поглощающие их теша, должны были бы передавать им часть своего импульса, т. е. производить давление. [c.660]

Исходя из электромагнитной теории света, механизм возникновения светового давления качественно можно пояснить следующим образом (рис, 28.1). Пусть на плоскую иоверхность Р тела надает электромагнитная световая волна. Векторы Е и Н лежат в плоскости Р. Рассмотрим, как они будут воздействовать на электрические заряды тела. Электрическая компонента Е электромагнитного поля действует на заряд д с силой Ек = < Е. Под воздействием этой силы положительный заряд начнет смещаться вдоль поверхности по направлению Е, а отрицательный—против направления Е. Такое смеи1ение зарядов представляет собой поверхностный ток ], параллельный Е. В телах со свободными зарядами (проводники) это будет ток проводимости, а в диэлектриках — поляризационный ток смещения. Магнитная компонента Н электромагнитного поля воздействует на движущийся заряд с силой Лоренца Е= (<7/с)[уН], направленной в сторону распространения света. Равнодействующая всех этих сил и воспринимается как давление, оказываемое светом и а тело. [c.183]

Для дальнейшего развития электромагнитной теории важно было получить экспериментальное доказательство наличия светового давления. Такой опыт был впервые осуществлен Лебедевым. Идея опыта заключалась в следующем. Легкий подвес на тонкой кварцевой нити, по краям которого прикреплялись тонкие и легкие крылыщ-ки (рис. 28.3), помещался в стеклянный сосуд, в котором был тщательно откачан воздух образовались, таким образом, чувствительные крутильные весы. Одно из крылышек делалось с обеих сторон зеркальным, а другое с обеих сторон было, покрыто платиновой чернью. Свет при помощи системы линз и зеркал направлялся на одна из крылышек, оказывал на него давление и вследствие полученного механического момента весь подвес поворачивался на некоторый угол. Угол поворота крутильных весов измерялся по отклонению зайчика, отбрасываемого маленьким укрепленным на подвесе зеркальцем. Энергия светового потока регистрировалась при помощи термоэлемента. Зная угол поворота и световую энергию, можно было проверить формулу (28.2). [c.185]

СВЕТОВОЕ ДАВЛЕНИЕ — см. Давление света. СВЕТОВОЕ ПОЛЕ — поле светового вектора, пространственное распределение световых потоков. Теория С. п,— раздел теоретич. фотометрии. Осн. характеристики С. п,— световой вектор, определяющий величину и направление переноса лучистой энергии, и скалярная величина — ср. сферич. освещённость, определяющая объёмную плотность световой энергии в исследуемой точке поля. Распределение освещённости находят, применяя общие методы расчёта пространственного распределения светового потока. В теории С. п, используют понятие о световых линиях, аналогично понятию силовых линий в классич. теории эл.-магв. поля. С. п. исследуют методами фотометрии при атом не учитывают квантовую природу света, принимая, что распределение энергии в С. п. непрерывна во времени и пространстве. [c.462]

Особенно же болыгюе значение для всего учения о лучистой эне р гии имеют работы П. Н. Лебедева, Соде1ржа Щие экспериментальное доказательство силы светового давлении (1900 г.). Этому крупнейшему ученому в пр инадлеж ит честь открытия материальной природы света, которая положена в основу как электромагнитной, так и квантовой теории н злучения. [c.8]

Впервые нредположение о существовании светового давления было высказано еще И. Кеплером в начале XVII века в качестве объяспеипя отклонения хвостов комет, пролетающих около Солнца. В Конце XIX века Дж. Максвелл, развивая электромагнитную теорию света, обосновал существование светового давления, основываясь на явлении поляризации среды в световом поле. Впервые наблюдать световое давление на твердое тело в лабораторном эксперименте удалось П. Н. Лебедеву в 1900 г. При нормальном падении светового пучка на единицу плоской поверхности непрозрачного тела согласно второму закону Ньютона сила давления света определяется соотношением [c.98]

Эффект Капицы — Дирака. Этот зффект заключается в рассеянии влектронов на дифракционной решетке, образованной стоячей световой волной [17]. При нормальном падевии электронов на волну угол рассеяния определяется условпем Брэгга — Вульфа в = 2пггк/р, где р — импульс. электрона. Теория эффекта рассмотрена в работе [18] экспериментальное наблюдение эффекта описано в работе [19]. Стоячая световая волна может рассеивать и атомы за счет силы светового давления [6, 20]. [c.108]

Не менее значительными в развитии квантовых представлений о свете явились опыты П. Н. Лебедева (1866—1912 гг.) по световому давлению. Существование светового давления подсказывалось теорией истечения Ньютона. Однако прямой эксперимент был очень затруднен из-за действия конвекционных потоков газа и радиометрического действия. П. Н. Лебедев преодолел эти затруднения и получил данные по количественным измерениям светового давления. Это еще раз показало материальную основу светового вещества. [c.12]

Взаимодействия вещества и С. Вещество оказывает различные влияния на распространение света, меняя его направление, скорость, состояние поляризации и частоту. Формальная теория Максвелла, характеризующая вещество только материальными константами (диэлектрической постоянной и Цроводимостью), не в состоянии объяснить этих влияний или л е объясняет их только вплоть до нек-рых постоянных, остающихся в теории нерасшифрованными. Электронная теория вещества, даже в ее наиболее общем, не детализированном виде в сочетании с электромагнитной теорией света значительно расширяет круг явлений, поддающихся кла ссич. объяснению (см. Отражение света, Дисперсия света, Вращение плоскости поляризации. Поляризация света. Рассеяние свет.а). Основой этого объяснения является представление об элементарных электромагнитных резонаторах, из которых построено вещество, взаимодействующее со световыми волнами. Квантовые свойства вещества и С. ограничивают однако точность выводов классической теории С. и в этой области. Это проявляется особенно отчетливо в явлениях рассеянрш С. и при расчете констант, характеризующих распространение С. в веществе. Наиболее резко квантовые свойства С. проявляются однако в его действиях на вещество. Виды действий С. могут быть различными в зависимости от конгломерата вещества, на к-рый действие производится. Элементарные частицы (электроны и протоны) могут испытывать только механич. действие—световое давление. Величина этого давления определяется оличеством движения [c.149]

Формулы предыдущих параграфов позволяют выразить правые части уравнений (9.7.3) в виде явных функций элементов орбиты и времени t. Подстановка в них формул (9.7.4) и последующее интегрирование дают возможность построить в аналитическом виде теорию возмущений от светового давления с учетом теневого эффекта. Такая теория была развита в работах С. Н. Вашковьяк [151, [16]. Она достаточна сложна, однако, использование ЭВМ позволяет довольно быстро проводить все необходимые вычисления. [c.302]

Первые теоретические работы по исследованию возмущений от светового давления на движение искусственных спутников принадлежат П. Мюзену [9], Паркинсону, Джонсу, Шапиро 110]. Они были связаны с изучением движения спутника Авангард-1 . Оказалось, что теория движения этого спутника, учитывающая гравитационные возмущения (гравитационное поле Земли, притяжение Луны и Солнца), не давала должного согласия с наблюдениями. В этих работах были определены в первом приближении важнейшие возмущения. При этом пренебре-галось эффектом тени и предполагалось, что поверхность спутника зеркально отражает солнечные лучи. [c.306]

На движение искусственных спутников Земли действует целый ряд возмущающих факторов, важнейшими из которых являются несферичность Земли, сопротивление атмосферы, притяжение Луны и Солнца и световое давление. Однако наибольшие возмущения в движении близких спутников обусловлены второй зональной гармоникой потенциала притяжения Земли. Поэтому, как и в теории Луны, здесь следует выделить главную проблему. Эта проблема заключается в решении дифференциальных уравнений движения, возмущающей функцией в которых является вторая зональная гармоника геопотенциала. Очень важно, чтобы главная проблема была решена с высокой степенью точности и по возможности строго в математическом отношении. Решение главной проблемы составляет первый этап в построении теории движения ИСЗ. Второй этап заключается в определении остальных возмущений. [c.554]

По свидетельству знаменитого русского ученого К. А. Тимирязева только опыт Лебедева смог убедить одного иа виднейших представителей физики XIX в. лорда Кельвина (В. Томсона) в правильности электромагнитной теории света. Вы, может быть, знаете, — сказал он К. А. Тимирязеву,—что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами (К. А. Тимирязев, Сочинения, т. IX, Сельхозгиз, 1939, стр. 61). [c.282]

Квантовая теория света объясняет световое давление, как результат передачи фотонами своего импульса атомам или молекулам на поверхности тела. Световой поток с частотой v, передающий 1 см поверхности тела за 1 с энергию состоит из Ы частиц N = Ej(hv), так как каждый фотон обладает импульсом hvl . При поглощении фотон отдает импульс hv/ , при отражении — импульс 2hvl , так как его импульс при этом меняется от +hvl до —hv/ . [c.159]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...