Фотонный пучок, падая на поверхность какого-либо материального объекта, передаёт ему импульс, а значит, оказывает силовое давление. Величина этого давления P зависит от интенсивности пучка I, угла падения пучка на поверхность ( и коэффициента отражения фотонов от поверхности R. Определим эту зависимость. Пусть монохроматический пучок фотонов с плотностью потока j падает под углом ( на некоторую материальную поверхность (будем называть её стенкой). Каждый фотон в пучке обладает импульсом p, при падении фотон передаёт стенке импульс pс, а его импульс становится равным p(. За время dt на малый элемент поверхности стенки площадью (S попадёт число фотонов, равное . Общий импульс, который они передадут стенке , равен . Изменение импульса стенки означает, что на неё действует сила. Согласно второму закону Ньютона эта сила равна . Отношение нормальной составляющей силы (F к площади поверхности (S, на которую действует эта сила, равно по определению давлению. Итак, давление света на стенку равно . (1.12) Для определения pсn следует применить закон сохранения импульса. Согласно этому импульс фотона p до его падения на стенку, импульс стенки pс и импульс фотона p( после его взаимодействия со стенкой связаны выражением . (1.13) Взаимодействие фотона со стенкой может завершиться одним из двух взаимоисключающих событий: с вероятностью R фотон отражается от стенки, с , вероятностью (1 – R) – поглощается. Рассмотрим последовательно оба этих события. А) Фотон поглощается. При этом . (1.14) Тогда из (1.12) следует, что если бы все фотоны поглощались, то давление света было бы равно: , а так как доля поглощённых фотонов составляет (1 – R) от общего их количества, то поглощённые фотоны оказывают на стенку давление P1, равное , (1.15) Б) Фотон отражается. На рисунке 1.1 показана схема отражения фотона и все три импульса p, p(и pс, участвующие в процессе отражения и входящие в выражение (1.13). Угол ( – это угол падения фотона, ( – угол отражения. Как известно из оптики, ( = (.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Давление света» з дисципліни «Квантова фізика»
