Механическое действие света на тела – давление – хорошо объясняется как с точки зрения волновой теории света, так и с позиции корпускулярной теории. Оба подхода приводят к одинаковому математическому выражению. В школьном курсе даётся качественное объяснение механизма давления сначала с точки зрения теории Максвелла, а затем на основе корпускулярных представлений. Важное место занимает рассказ об опытах Лебедева.
Объяснение механизма давления, производимого электромагнитной волной, даётся по рисунку. Применив правило левой руки, учащиеся сами найдут, что магнитное поле волны и на отрицательные, и на положительные заряды действует с силой, направленной внутрь тела.
Далее рассказывают учащимся о большом значении опытов П.Н. Лебедева и о тех экспериментальных трудностях, которые ему удалось преодолеть. Особенно мешали радиометрические и конвекционные силы. Освещённая поверхность нагревалась больше, чем неосвещённая; изменение импульса молекул, отражённых от более нагретой поверхности, было больше, чем при отражении от менее нагретой. Таким образом, крылышко получало дополнительный импульс, направленный в ту же сторону, что и световое давление. На движение крылышек сильно влияли еще конвекционные потоки, возникавшие вследствие неодинакового нагрева крылышек и стенок сосуда.
Все эти трудности были блестяще преодолены. Крылышки делались настолько тонкими, что температура обеих поверхностей была практически одинаковой (толщина их составляла 0,01 – 0,1 мм). Для того чтобы уменьшить конвекционные потоки, Лебедев брал сосуд очень большого объёма. Экспериментальное доказательство светового давления сыграло очень важную роль в подтверждении электромагнитной теории Максвелла. Вместе с тем давление света легко объяснить и рассчитать на основе корпускулярной теории, применяя закон сохранения импульса к акту взаимодействия фотона со свободным электроном в веществе. Фотоны, подобно частицам вещества, имеющим массу покоя, обладают импульсом. При поглощении их телом они передают ему свой импульс. Согласно закону сохранения импульса импульс тела равен импульсу поглощенных фотонов. Это импульс и есть давление света на вещество.
Опыты Лебедева можно рассматривать как экспериментальное доказательство наличия импульса у фотона и выполнимости закона сохранения импульса как для вещества, так и для квантов электромагнитного поля.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему