Свойства света и квантование

Излучение нагретого тела, Гипотеза квантования энергии, Фотоэффект, ... Еще одно интересное физическое явление, которое можно связать с корпускулярными свойствами света - световое давление. В отличии от внешнего фотоэффекта, световое давление было предсказано и количественно описано самим Максвеллом в рамках классической теории электромагнитных явлений, но его величину долгое время не удавалось измерить, так как его трудно заметить на фоне давления со стороны окружающего вещества. Это удалось Петру Николаевичу Лебедеву в 1899 году, и его результаты были близки к предсказанию Максвелла. Он использовал помещенные в вакуумированную колбу крутильные весы, на коромыслах которых были укреплены тонкие диски с разными коэффициентами отражения и поглощения. Весы закручивались из-за разности давления света на диски. 10 лет спустя Лебедеву удалось добиться лучшего вакуумирования и существенно повысить точность измерений, в результате чего согласие с теорией улучшилось. В рамках гипотезы Планка световое давление описывается не менее успешно, чем в теории Максвелла, и при этом само описание выглядит проще. В самом деле, энергия и импульс «сгустка» электромагнитного излучения должны быть связаны соотношением \(\mathrm{E}=\mathrm{c}|\overrightarrow{\mathrm{p}}|\) . Это значит, что величина импульса фотона может быть выражена через длину волны света: \(|\overrightarrow{\mathrm{p}}|=\frac{\mathrm{h} v}{\mathrm{c}}=\frac{\mathrm{h}}{\lambda}\) . В случае нормального падения света на поверхность импульс, передаваемый поверхности поглощенным фотоном, равен \(|\vec{p}|=\frac{E}{C}\) , а в случае отраженного фотона той же энергии этот импульс будет в два раза больше. Давление соответствует потоку переданного импульса (то есть импульсу, переданному в единицу времени единице площади поверхности). Поэтому давление \(\mathrm{P}_{\text {с }}\) света с интенсивностью I (напомним, что интенсивностью света называют мощность, приходящуюся на единицу площади волнового фронта) определяется соотношением \[P_{c}=\frac{F}{S}=\frac{\Delta p}{\Delta t \cdot S}=\frac{s+2 r}{c} \frac{\Delta E}{\Delta t \cdot S}=(s+2 r) \frac{I}{c},\] где s и r - соответственно коэффициенты поглощения и отражения (показывающие, какая доля энергии падающего света поглощается и отражается). Если ввести также коэффициент прохождения t , то, с учетом того, что \(\mathrm{t}+\mathrm{s}+\mathrm{r}=1\) (весь свет либо проходит, либо поглощается, либо отражается), можно переписать это выражение в виде \[P_{c}=(t+r) \frac{I}{C}.\]