Содержание
-
Сегодня: воскресенье, 30 октября 2016 г. ДАВЛЕНИЕ СВЕТА Рассмотренные нами явления интерференции, дифракции, поляризации объясняются с точки зрения волновой теории света. Тепловое излуче-ние, фотоэффект, эффект Комптона можно объяс-нить только с позиций квантовых представлений о свете. Свет имеет как бы двойственную природу. Волновые и квантовые свойства света находятся в неразрывном единстве. Единство указанных свойств позволяет глубже понять и истолковать ряд наблюдаемых явлений взаимодействия излучения с веществом. pptcloud.ru
-
Рассмотрим с обеих точек зрения механическое действие света –давление, оказываемое им на встречные тела. Рис. 1. Пусть на плоскую поверхность Р падает перпендикулярно к ней электромагнитная волна. Векторы и лежат в плоскости Р и действуют на электрические заряды, входящие в состав тела. Под действием силы электрические за – ряды приходят в направленное движение вдоль поверхности, образуя поверхностный ток I.
-
В металлах это ток проводимости, а в диэлектриках – поляризационный ток смещения. Магнитные силы , действующие на ток , по закону Ампера будут всегда направлены перпендикулярно направлениям тока и магнитного поля, т.е. внутрь тела. Заряды, расположенные на поверхности тела и связанные с его атомами, независимо от знака «вдавливаются» в тело. Ускорение и скорость υ этих зарядов пропорциональны величине Е. Магнитные же силы пропорциональны , т.е., в конечном счете, пропорциональны произведению
-
Однако последнее выражение пропорционально объемной плотности электромагнитной энергии ωпадающей на поверхность телаволны. Точный расчет величины давления света по тенории Максвелла приводит к выражению: где – коэффициент отражения от данной поверхности. (1) Аналогичная формула светового давления может быть получена и с точки зрения фотонной теории света.
-
В этом случае световое давление следует рассматривать как результат передачи импульса фотонов поглощающей или отражающей поверхности. Поток монохроматического света частоты v,падающий нормально на поверхность и приносящий за 1 с на 1 м2 энергию равную Е, содержит N фотонов, где Nопределяется из условия: (2)
-
Так как каждый фотон обладает импульсом , то он сообщает поглощающей поверхности импульс , а отражающей . Импульс, сообщаемый 1 м2 абсолютно поглощающей поверхности за 1 с, равен Но импульс, сообщаемый единице поверхности тела в единицу времени – это и есть давление: (3) (4)
-
Итак, давление на поглощающую поверхность , а на полностью отражающую – . В общем случае, когда коэффициент отражения равен , из полного числа Nфотонов, падающих на 1 м2 за 1 с, поглощается и отражается фотонов. Сообщаемый фотонами единице поверхности в единицу времени импульс равен: (5) (6)
-
Правая часть последнего выражения находится в согласии с формулой Максвелла и представляет формулу светового давления: (7) Рис. 2. Экспериментально давление света впервые было измерено П.Н.Лебедевым. О результатах он сообщил на конгрессе в Париже в 1900 г. Таким образом, исходя из результатов опыта и теоретических представлений о световом давлении можно утверждать, что свет обладает двойственной корпускулярно-волновой природой. .
-
Как, однако, соединить противоречивые свойства «волна и частица», принадлежащие одному материальному объекту – свету. Рассматривая различные явления, связанные с волновыми свойствами света, например, дифракцию света на дифракционной решетке, можно считать, что освещенность в различных точках экрана прямо пропорциональна вероятности попадания фотонов в эти точки. Однако, с дугой стороны, освещенность пропорциональна интенсивности света, а интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды светового вектора .
-
Отсюда вывод: квадрат амплитуды световой волны, в какой либо точке есть мера вероятности попадания фотонов в эту точку.
-
Рис. 3. И.Кеплер. Начало XVII в.
-
Конец лекции по данной теме
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.