\u003e\u003e فشار نور

§ 91 فشار نور

ماکسول بر اساس نظریه الکترومغناطیسی نور پیش بینی کرد که نور باید فشار بر موانع را فشار دهد.

تحت تاثیر میدان الکتریکی امواج بر روی سطح بدن، مانند یک فلز سقوط می کنند، الکترون آزاد به سمت بردار مخالف حرکت می کند (شکل 11.7). قدرت لورنتز بر روی الکترون متحرک عمل می کند، به سمت گسترش موج هدایت می شود. نیروی کلعمل بر روی الکترونهای سطح فلزی و قدرت فشار نور را تعیین می کند.

برای اثبات عدالت نظریه ماکسول، اندازه گیری فشار نور بود. بسیاری از دانشمندان سعی کردند این کار را انجام دهند، اما ناکافی، از آنجا که فشار نور بسیار کوچک است. در یک روز آفتابی روشن بر روی سطح با مساحت 1m 2، نیروی تنها برای 4 10 -6 N N معتبر است. برای اولین بار، فشار نور، پیتر نیکولایویچ فیزیکدانان روسیه را در سال 1900 اندازه گیری کرد.

Lebedev Peter Nikolaevich (1866-1912) - فیزیکدان روسی، ابتدا فشار نور را بر روی بدن و گازهای جامد اندازه گیری کرد. این آثار به صورت کمی تئوری ماکسول را تایید کرد. در تلاش برای پیدا کردن شواهد تجربی جدید از نظریه الکترومغناطیسی نور، او امواج الکترومغناطیسی از طول موج میلیمتر دریافت کرد و تمام خواص آنها را مورد بررسی قرار داد. اولین بار در روسیه ایجاد کرد مدرسه فیزیکی. شاگردان او بسیاری از دانشمندان برجسته شوروی بودند. نام Lebedev موسسه فیزیکی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی (فین) است.

دستگاه Lebedev شامل یک میله بسیار سبک در یک موضوع شیشه ای نازک بود، اما لبه های آن با بال های نور چسبیده بود (شکل 11.8). کل دستگاه در یک کشتی از جایی که هوا جوش داده شد قرار داده شد. نور بر روی بال ها افتاد، یکی از طرفین را از میله قرار داد. بر اساس ارزش فشار، ممکن بود گوشه ای از چرخش موضوع را قضاوت کنید. مشکلات اندازه گیری دقیق فشار نور با ناتوانی در پمپ کردن کل هوا از مخزن همراه بود (حرکت مولکول های هوا ناشی از گرمای نابرابر بال ها و دیواره های کشتی منجر به وقوع اضافی می شود لحظات چرخش) علاوه بر این، رشته ای از موضوع بر گرمای نابرابر قطعات بال ها تاثیر می گذارد (طرف مقابل منبع نور قوی تر از آن است طرف مقابل) مولکول ها، منعکس شده از ذخیره سازی گرم تر، یک بال پالس بزرگتر را از مولکول هایی که از طرف گرما کمتر منعکس می شود، انتقال می دهند.

Lebedev موفق به غلبه بر تمام این مشکلات، با وجود سطح پایین سپس تکنیک های تجربی، یک رگ بسیار بزرگ و بال های بسیار نازک را مصرف می کنند. در نهایت، وجود فشار نور بر روی بدن های جامد ثابت شد و اندازه گیری شد. مقدار حاصل همزمان با پیش بینی ماکسول بود. پس از سه سال کار، Lebedev موفق به اجرای یک آزمایش حتی ظریف شد: اندازه گیری فشار نور بر گازها.

ظهور نظریه کوانتومی نور به ما اجازه داد تا به راحتی علت فشار نور را توضیح دهیم. فوتون ها، مانند ذرات ماده ای که دارای جرم استراحت هستند، پالس دارند. هنگام جذب بدن خود، آنها آن را تحریک می کنند. با توجه به قانون حفظ پالس، پالس بدن برابر با پالس فوتون جذب می شود. بنابراین، بدن استراحت در حال حرکت است. تغییر در پالس بدن به معنای طبق قانون دوم نیوتن است که بدن بر بدن عمل می کند.

آزمایشات Lebedev را می توان به عنوان اثبات تجربی مشاهده کرد که فوتون ها پالس دارند.

اگر چه فشار نور در شرایط عادی بسیار کم است، اما اثر آن ممکن است قابل توجه باشد. در داخل ستاره ها در دمای چند ده ده میلیون کلوینوف، فشار تابش الکترومغناطیسی باید به ارزش های عظیم برسد. نیروهای فشار نور همراه با نیروهای گرانشی نقش مهمی در فرایندهای اختراع دارند.

فشار نور با توجه به الکترودینامیک ماکسول به علت عمل قدرت لورنتز بر روی الکترونهای رسانه ای رخ می دهد که تحت عمل میدان الکتریکی نوسان می کند موج الکترومغناطیسی. از نقطه نظر نظریه کوانتومی، فشار به عنوان یک نتیجه از انتقال پالس های فوتون زمانی که جذب می شود ظاهر می شود.

Myakyshev G. Ya.، فیزیک. درجه 11: مطالعات. برای آموزش عمومی موسسات: پایه و مشخصات. سطوح / G. Ya. Myakyshev، B. V. Bukhovtsev، V. M. Chargine؛ اد. V. I. Nikolaeva، N. Parfenteva. - 17th ed.، pererab. و اضافه کردن - M: روشنگری، 2008. - 399 C: IL.

آموزش در سراسر موضوعات دانلود، برنامه های توسعه برای معلمان، فیزیک و نجوم برای 11 درجه آنلاین

طراحی درس درس خلاصه درس های مرجع ارائه روش های شتاب دهنده روش های تعاملی تمرین وظایف و تمرینات کارگاه خود تست، آموزش، موارد، ماموریت ها، وظایف وب سایت مسائل مربوط به سوالات لفظی از دانش آموزان تصاویر صوتی، کلیپ های ویدئویی و چند رسانه ای عکس ها، تصاویر، جداول، طرح های طنز، جوک ها، جوک ها، ضرب المثل های کمیک، سخنان، جدول کلمات متقاطع، نقل قول مکمل خلاصه مقالات چیپس برای تقلب کنجکاو ورق های کتاب های درسی پایه های اساسی و اضافی دیگر شرایط بهبود کتاب های درسی و درس رفع خطاهای در کتاب درسی به روز رسانی قطعه در کتاب درسی. عناصر نوآوری در درس جایگزین دانش منسوخ جدید فقط برای معلمان درس های کامل برنامه تقویم برای یک سال رهبری برنامه های بحث درس های یکپارچه

این آموزش ویدئویی به موضوع "فشار نور" اختصاص داده شده است. آزمایشات Lebedev. " تجربیات Lebedev تصور گسترده ای بر دنیای دانشمند ایجاد کرد، زیرا به خاطر آنها برای اولین بار فشار نور اندازه گیری شد و عدالت نظریه ماکسول ثابت شد. او چگونه موفق شد؟ پاسخ به این و بسیاری دیگر سوالات جالبهمراه با تئوری کوانتومی نور، شما می توانید از این درس جذاب فیزیک یاد بگیرید.

موضوع: فشار نور

درس: فشار نور. آزمایشات Lebedev

برای اولین بار، فرضیه در مورد وجود فشار نور توسط یوهان کپلر در قرن XVII بیان شد تا پدیده دنباله دار دم را در هنگام پرواز در نزدیکی خورشید توضیح دهد.

ماکسول بر اساس نظریه الکترومغناطیسی نور پیش بینی کرد که نور باید فشار بر مانع باشد.

تحت عمل میدان الکتریکی موج، الکترونها در بدن، نوسانات را تشکیل می دهند - فرم ها برق. این جریان در امتداد قدرت میدان الکتریکی هدایت می شود. به طور منظم حرکت الکترونها، قدرت Lorentz در بخشی میدان مغناطیسیبه سمت گسترش موج هدایت می شود - این است قدرت فشار نور(عکس. 1).

شکل. 1. تجربه ماکسول

برای اثبات نظریه ماکسول، اندازه گیری فشار نور ضروری بود. برای اولین بار، فشار نور، فیزیکدان روسی پیتر نیکولایویچ Lebedev را در سال 1900 اندازه گیری کرد (شکل 2).

شکل. 2. پیتر نیکولایویچ Lebedev

شکل. 3. دستگاه Lebedev

دستگاه Lebedev (شکل 3) شامل یک میله نور در یک موضوع شیشه ای نازک است، در لبه های آن بال های نور متصل شده است. کل دستگاه در یک کشتی شیشه ای قرار گرفت، جایی که هوا جوش داده شد. نور بر روی بال های واقع در یک طرف میله قرار می گیرد. ارزش فشار را می توان توسط گوشه ای از چرخش موضوع مورد قضاوت قرار داد. دشواری دقیق اندازه گیری فشار فشار با این واقعیت همراه بود که غیرممکن بود که تمام هوا را از کشتی پمپ کنیم. هنگام انجام آزمایش، حرکت مولکول های هوا، ناشی از گرمای نابرابر بال ها و دیوارهای کشتی است. بال ها را نمی توان کاملا به صورت عمودی آویزان کرد. جریان هوا گرم افزایش می یابد بالا عمل بر روی بال، که منجر به لحظات چرخشی اضافی. همچنین بر روی موضوع پیچ خورده تاثیر می گذارد گرمای ناهمگونی از قطعات بال. طرف مقابل منبع نور بیشتر از طرف مقابل گرم می شود. مولکول هایی که از طرف گرما منعکس شده اند، یک بال پالس بزرگتر را انتقال می دهند.

شکل. 4. دستگاه Lebedev

شکل. 5. دستگاه Lebedev

Lebedev موفق به غلبه بر تمام مشکلات، به رغم سطح پایین تکنیک تجربی در آن زمان. او یک کشتی بسیار بزرگ و بال های بسیار نازک گرفت. بال شامل دو جفت محافل پلاتین نازک بود. یکی از محافل هر جفت در هر دو طرف درخشان بود. در طرف دیگر، یک طرف با پلاتین موبایل پوشیده شده بود. در عین حال، هر دو جفت محافل ضخامت داشتند.

برای از بین بردن جریان های جابجایی، Lebedev پرتاب پرتوهای نور بر روی بال پس از آن، پس از آن از سوی دیگر. بنابراین، نیروهایی که بر روی بال ها عمل می کنند، متعادل بودند (شکل 4-5).

شکل. 6. دستگاه Lebedev

شکل. 7. دستگاه Lebedev

بنابراین فشار نور در بدن جامد ثابت شد و اندازه گیری شد (شکل 6-7). ارزش این فشار همزمان با فشار پیش بینی شده ماکسول بود.

پس از سه سال، Lebedev موفق به آزمایش دیگری شد - فشار نور را بر گازها اندازه گیری کنید (شکل 8).

شکل. 8. نصب برای اندازه گیری فشار نور بر گازها

لرد کلوین: "شما ممکن است بدانید که من تمام زندگی خود را با ماکسول جنگیدم، بدون شناخت فشار نور خود، و در اینجا، Lebedev شما را قبل از آزمایش های خود تسلیم کرد."

ظاهر نظریه کوانتومی نور به ما اجازه داد تا به راحتی علت فشار نور را توضیح دهیم.

فوتون ها دارای پالس هستند هنگام جذب بدن خود، آنها آن را تحریک می کنند. چنین تعامل را می توان به عنوان یک اعتصاب غیرقطعی مطلق مشاهده کرد.

برای سطح از هر فوتون قدرت معتبر است:

فشار نور بر روی سطح:

تعامل فوتون با سطح آینه

در مورد این تعامل، تعامل کاملا الاستیک به دست می آید. هنگامی که یک فوتون بر روی سطح می افتد، از آن به همان سرعت و ضربه منعکس شده است، که او روی این سطح سقوط کرد. تغییر در پالس دو برابر بیشتر از زمانی که فوتون بر روی یک سطح سیاه قرار می گیرد، فشار نور دو برابر خواهد شد.

در طبیعت، هیچ ماده ای وجود ندارد، سطح آن به طور کامل جذب یا فوتون منعکس می شود. بنابراین، برای محاسبه فشار نور بر روی بدن واقعی، لازم است که در نظر گرفته شود که بخشی از فوتون ها توسط این بدن جذب می شود و بخشی از آن منعکس خواهد شد.

آزمایشات Lebedev را می توان به عنوان اثبات تجربی مشاهده کرد که فوتون ها پالس دارند. اگر چه در شرایط عادی، فشار نور بسیار کوچک است، عمل آن ممکن است قابل توجه باشد. بر اساس فشار خورشید، بادبان برای توسعه یافت شد فضاپیمایکه به شما این امکان را می دهد که در فضا تحت فشار نور حرکت کنید (شکل 11).

شکل. 11. فضای قایقرانی

با توجه به نظریه ماکسول، فشار نور، به عنوان یک نتیجه از عمل قدرت لورنتز بر روی الکترونهایی که حرکات نوسان را تحت عمل یک میدان الکتریکی موج الکترومغناطیسی انجام می دهند، بوجود می آید.

از نقطه نظر نظریه کوانتومی، فشار نور به عنوان یک نتیجه از تعامل فوتون ها با سطح که آنها سقوط می کنند رخ می دهد.

محاسبات که توسط ماکسول برگزار شد، با نتایج که Lebedev تولید می شد، همزمان شد. این ثابت می کند که دوگانه کوانتومی از نور است.

آزمایشات Crox

Lebedev برای اولین بار فشار نور را آزمایش کرد و قادر به اندازه گیری آن بود. این تجربه فوق العاده دشوار بود، اما یک اسباب بازی علمی وجود دارد - تجربه Crox (شکل 12).

شکل. 12. تجربه CRUX

یک پروانه کوچک متشکل از چهار گلبرگ بر روی یک سوزن قرار دارد که با یک کلاه شیشه ای پوشیده شده است. اگر این پروانه را با نور روشن کنید، شروع به چرخش می کند. اگر شما به این پروانه در هوای آزاد نگاه کنید، زمانی که باد بر روی آن ضربه می زند، چرخش او به هر حال تعجب نخواهد کرد، اما در این مورد، کلاه شیشه ای اجازه نمی دهد جریان هوا به عمل بر روی پروانه عمل کند. بنابراین، دلیل جنبش او نور است.

فیزیکدان انگلیسی ویلیام کرکس به طور تصادفی اولین بار ایجاد کرد روشنایی نور.

در سال 1873، محافل تصمیم گرفتند وزن اتمی عنصر تالیوم را تعیین کنند و آن را بسیار وزن کنند مقیاس های دقیق. به طوری که جریان های تصادفی هواپیما نقاشی های توزین را تحریف نمی کنند، حلقه ها تصمیم به آویزان راک در Vacuo را قطع می کنند. ساخته شده و شگفت زده شده، از زمانی که بهترین مقیاس های خود را به گرما حساس بود. اگر منبع گرما تحت موضوع بود، وزن آن را کاهش داد اگر بیش از حد افزایش یابد.

پس از بهبود این تجربه غیرقانونی، حلقه ها با یک اسباب بازی - رادیومتر (آسیاب نور) آمد. رادیومتر کراک یک پروانه چهار تیغه ای است که بر روی یک لیوان یک فلاسک شیشه ای با تخلیه کوچک متعادل می شود. اگر پرتو نور توسط تیغه برخورد شود، پروانه شروع به چرخش می کند، که گاهی اوقات نادرست با فشار نور توضیح داده می شود. در واقع، علت پیچاندن اثر رادیومتری است. ظهور نیروی انفجار به علت تفاوت در انرژی های جنبشی مولکول های گاز، پرواز به سمت محاصره شده (گرم) تیغه و در مقابل غیرقانونی (جالبترین).

  1. فشار نور و فشار خون ().
  2. پیتر نیکولایویچ Lebedev ().
  3. رادیومتر Kroks ().

"فشار درجه 7"، تحقق دانش دانش آموزان است. راه های افزایش و کاهش فشار. پنجره را در فاصله 1 دقیقه نگاه کنید. وقت آن رسیده است که در رژیم غذایی بنشینید! قرار دادن پایه و اساس ساختمان. افزایش فشار در طبیعت. وزن بدن. دندان های تمساح راه آهن. تکرار 5 بار پاسخ دسته ای اسب چه خواهد شد؟ قدرت کشش. قبل از انجام راه حل وظایف، ما "ژیمناستیک را برای چشم" انجام خواهیم داد.

توضیح دهد که چرا خمیر دندان آسان به فشار از لوله؟ 1. تحقق دانش مرجع. موضوع: حل مشکلات در موضوع: "فشار جامدات، مایعات و گازها". برای ترویج آموزش ایده ایده شناخت پدیده ها و خواص دنیای اطراف آن. فشار را در جامدات جدا کنید.

"پدیده های نور" - ماه گرفتگی ماه. چگونه نور در یک محیط همگن گسترش می یابد؟ نام خطی که بدن حرکت می کند چیست؟ چرا مفاهیم "صلح" و "جنبش" نسبی است؟ چند رنگ رنگ سفید را تجزیه می کند؟ کامل گرفتگی خورشیدی. سپیده دم و غروب آفتاب - پدیده های نور. بازتاب چیست؟ نام نور پدیده نور

"فشار نور" - عمل بر روی جریان. - ضریب انعکاس از این سطح. پایان سخنرانی در این موضوع. پالس گزارش شده 1 متر مربع از یک سطح کاملا جذب کننده برای 1 ثانیه برابر است. بردارها تحت عمل قدرت. آغاز قرن XVII. ردیف ها به حرکت جهت حرکت در طول سطح می آیند، تشکیل یک سطح فعلی I.

"توضیح پدیده های الکتریکی" - Ebonite. مینی - کنفرانس حفاظت از پروژه. اتم ها اگر شما متهم هستید، چه نشانه ای از توپ دارید؟ بدن متشکل است دی الکتریک پاسخ را توجیه کنید وظیفه اصلی درس. الکترون چرا الکترونها از پشم به آبنوس می روند، و نه برعکس؟ توضیح پدیده های الکتریکی. نتایج درس. پروتون در مورد پشم

"پدیده های نور در فیزیک" - یک گرفتگی خورشیدی کامل، بسیاری از دانشمندان و گردشگران را جمع آوری می کند. 1704: "اپتیک". نور - جریان ذرات. Eclipse تنها می تواند در نقاط خاص مشاهده شود. سطح زمین. طیف را می توان در دیسک لیزر معمولی دیده می شود. سخنرانی ها از عکس های شخصی استفاده می کنند. منابع نور می تواند طبیعی و مصنوعی باشد.

نظریه کوانتومی نور، فشار نور را به عنوان یک نتیجه انتقال از طریق فوتون های اتم های ضربه یا مولکول های ماده آن توضیح می دهد.

اجازه دهید روی سطح منطقه S. به طور معمول، هر ثانیه سقوط می کند

n. فرکانس فوتون v. . هر فوتون دارای انگیزه است hV / C. . اگر یک

r - ضریب انعکاس سطح pn فوتون ها بر روی سطح تاثیر می گذارند ( 1-P) n فوتون ها جذب خواهند شد.

هر کوانتومی جذب شده از نور، سطح ضربه را انتقال می دهد hV / C. ، و هر منعکس کننده - ضربه [(HV / C) - (-HV / C)] \u003d 2HV / C از آنجاییکه منعکس کننده جهت پالس فوتون متفاوت است، به مخالفان و تحریک شده توسط ذرات ماده منتقل می شود 2HV / C. . پر شده انگیزه به دست آمده از سطح بدن خواهد بود

ما فشار نور را محاسبه می کنیم. برای انجام این کار (20.18)، ما "گل" بال "را تقسیم می کنیم: (20.19)

اگر ما در نظر بگیریم که HVN / S \u003d EE، سپس فرمول (20.19) خواهد شد

(20.20)

عبارات (20.17) و (20.20) مشتق شده در چارچوب الکترومغناطیسی و نظریه های کوانتومی، مطابقت.

به طور آزمایشی، اعتبار این نتایج توسط آزمایشات PN ثابت شد. Lebedeva

فشار نور طبیعی بسیار کوچک است. اگر ضریب جذب سطح نزدیک به یک باشد، فشار ناشی از اشعه های خورشیدی بر روی این سطوح بر روی زمین تقریبا

5 10 PA (I.E. 3.7 10 میلیمتر ه. هنر.) . این فشار ده مرتبه کمتر است فشار جو در سطح زمین.

برای اندازه گیری چنین فشار کوچک P. n. lebedev تنها می تواند نوآوری و مهارت استثنایی در فرمول بندی و انجام آزمایش را نشان دهد.

فشار نور در پدیده هایی که ما در زندگی با آن مواجه هستیم، بازی نمی کند. اما در سیستم های فضا و میکروسکوپی، نقش آن ضروری است.

در میکرومتر، فشار نور در نرخ نور ظاهر می شود، که هنگامی که نور تابش می شود، یک اتم هیجان زده را تجربه می کند. جاذبه گرانشی از لایه های بیرونی ماده ستاره به مرکز آن به وسیله نیروی متعادل است، سهم قابل توجهی که فشار نور از عمق ستاره به خارج می آید.

اثر شیمیایی نور

به عنوان یک نتیجه از اثر نور در برخی از مواد، تحولات شیمیایی رخ می دهد - واکنش های فتوشیمیایی . تحولات فتوشیمیایی بسیار متنوع است. تحت عمل نور، مولکول های پیچیده ممکن است به قطعات ترکیبی تجزیه شوند (به عنوان مثال، برومید نقره - بر نقره و بروم) یا. برعکس، مولکول های پیچیده تشکیل می شوند (به عنوان مثال، اگر شما مخلوطی از کلر و هیدروژن را روشن کنید، واکنش تشکیل کلرید هیدروژن به عنوان خشونت آمیز، که با انفجار همراه است).

بسیاری از واکنش های فتوشیمیایی نقش مهمی در طبیعت و تکنولوژی دارند. خانه آنها - تجزیه فتوشیمیایی دی اکسید کربن که تحت عمل نور در بخش های سبز گیاهان رخ می دهد. این واکنش دارد ارزش بزرگبرای آن یک چرخه کربن را فراهم می کند، بدون اینکه وجود طولانی مدت زندگی ارگانیک بر روی زمین غیرممکن باشد. به عنوان یک نتیجه از معیشت حیوانات و گیاهان (تنفس) یک فرایند مداوم اکسیداسیون کربن وجود دارد (آموزش و پرورش CO2. ) فرایند معکوس بازسازی کربن تحت تاثیر نور در بخش های سبز گیاهان رخ می دهد. این واکنش با توجه به طرح ادامه می یابد. 2SO2 2CO + O2

واکنش فتوشیمیایی تجزیه بریمید نقره، عکس ها و تمام علمی و علمی آن را تأمین می کند برنامه های کاربردی فنی، پدیده محو شدن رنگ، که عمدتا به اکسیداسیون فتوشیمیایی این رنگ ها کاهش می یابد، بسیار زیاد است پراهمیت برای درک فرآیندهای رخ داده در چشم فرد و حیوان و ادراک بصری زیر. بسیاری از واکنش های فتوشیمیایی در زمان ما در تولید شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند و بنابراین به طور مستقیم اهمیت صنعتی را خریداری می کنند.

امروز، مکالمه را به چنین پدیده ای به عنوان فشار نور اختصاص دهید. پیش نیازهای کشف و اثر علم را در نظر بگیرید.

نور و رنگ

رمز و راز توانایی های انسانی مردم را از زمان های قدیم نگران کرد. چشم چگونه می بیند؟ چرا رنگ وجود دارد؟ دلیل این است که جهان چیزی است که ما آن را احساس می کنیم؟ تا چه حد فردی است که قادر به دیدن است؟ آزمایشات با تجزیه پرتوهای خورشیدی در طیف نیز نیوتن را در قرن هفدهم تولید کرد. او مبنای ریاضی دقیق را به تعدادی از حقایق پراکنده گذاشت، که در آن زمان در مورد نور شناخته شد. تئوری نیوتنی بسیار پیش بینی کرد: به عنوان مثال، اکتشاف هایی که تنها فیزیک کوانتومی را توضیح دادند (انحراف نور در زمینه گرانش). اما ماهیت دقیق نور فیزیک آن زمان نمی دانست و نمی فهمید.

موج یا ذرات

از آنجا که دانشمندان کل جهان شروع به نفوذ به ماهیت جهان کردند، اختلاف نظر انجام شد: چه تابش، موج یا ذرات (ذرات) چیست؟ برخی از حقایق (انعکاس، بازتاب و قطبش) اولین نظریه را تایید کردند. دیگران (توزیع مستقیمی در غیاب موانع، فشار نور) - دوم. با این حال، تنها فیزیک کوانتومی توانست این استدلال را آرام کند و دو نسخه را در یک رایج ترکیب کند. این ادعا می کند که هر میکروپارچه، از جمله فوتون، دارای خواص موج و ذرات است. به عبارت دیگر، کوانتومی نور دارای ویژگی هایی مانند فرکانس، دامنه و طول موج، و همچنین انگیزه و وزن است. بلافاصله رزرو کنید: فوتون ها هیچ توده ای ندارند. یک کوانتومی از میدان الکترومغناطیسی، آنها انرژی و جرم را تنها در طول جنبش حمل می کنند. چنین جوهر مفهوم "نور" است. فیزیک امروز او را به طور دقیق توضیح داد.

طول موج و انرژی

کمی بالاتر از مفهوم "انرژی موج" ذکر شد. انیشتین متقاعد شده است که انرژی و جرم مفاهیم یکسان هستند. اگر فوتون انرژی را حمل کند، باید توده ای داشته باشد. با این حال، کوانتومی نور ذره "روی حیله و تزویر" است: هنگامی که فوتون با یک مانع مواجه می شود، به طور کامل انرژی خود را به این ماده می دهد، به آنها می شود و ذات خود را از دست می دهد. در عین حال، شرایط خاص (گرمایش قوی، به عنوان مثال)، می تواند تا آن را به فلزات تاریک و آرام و گازهای نور منتشر شود. پالس فوتون، نتیجه مستقیم حضور توده، می تواند با فشار نور تعیین شود. محقق از روسیه، متقاعد کننده این واقعیت شگفت انگیز را ثابت کرد.

تجربه Lebedev

دانشمند روسی پیتر نیکولایویچ Lebedev در سال 1899 تجربه زیر را انجام داد. در یک موضوع نقره ای نازک، او به Crossbar مشکوک بود. دانشمند به انتهای Crossbar، دو صفحه از همان ماده را متصل کرد. این یک فویل نقره ای و طلا و حتی میکا بود. بنابراین، مقیاس های عجیب و غریب ایجاد شد. فقط آنها اندازه گیری وزن یک محموله نیست، که از بالا فشار می آورد، و محموله ای که به سمت هر یک از صفحات می دهد. تمام این طرح های Lebedev تحت پوشش شیشه قرار داده شده است به طوری که نوسانات تراکم هوا باد و تصادفی می تواند بر آن تاثیر بگذارد. بعد، من می خواهم بنویسم که زیر درب او یک خلاء ایجاد کرد. اما در آن زمان، حتی خلاء میانی برای رسیدن به آن غیرممکن بود. بنابراین ما می گوییم که او تحت پوشش شیشه ای به شدت و به طور متناوب یک صفحه را روشن کرد، یکی دیگر از سایه ها را ترک کرد. مقدار نور هدایت شده روی سطح پیش از آن تنظیم شد. در گوشه ای از انحراف Lebedev، تعیین شد که انگیزه به نور صفحات منتقل شد.

فرمول برای تعیین فشار تابش الکترومغناطیسی در طول پرتو طبیعی

بیایید توضیح دهیم که شروع کنیم، "کاهش طبیعی" چیست؟ نور به طور طبیعی بر روی سطح قرار می گیرد، اگر آن را به شدت عمود بر سطح هدایت می شود. این اعمال محدودیت ها را اعمال می کند: سطح باید کاملا صاف باشد، و پرتو تابش بسیار دقیق است. در این مورد، فشار محاسبه می شود:

k ضریب انتقال است، ρ ضریب بازتاب است، من شدت پرتو حادثه نور، C سرعت نور در Vacuo است.

اما، احتمالا خواننده قبلا حدس زده است که چنین ترکیبی ایده آل از عوامل وجود ندارد. حتی اگر شما ایده آل بودن سطح را در نظر نگیرید، سقوط نور به شدت عمود بر سازماندهی بسیار دشوار است.

فرمول ها برای تعیین فشار تابش الکترومغناطیسی در طول سقوط آن در زاویه

فشار نور بر روی سطح آینه در یک زاویه با یک فرمول دیگر محاسبه می شود که شامل عناصر بردارها است:

p \u003d ω ((1-k) i + ρi ') cos θ

مقادیر P، من، من بردار هستند. در همان زمان، K و ρ، همانطور که در فرمول قبلی، ضرایب انتقال و انعکاسی به ترتیب هستند. ارزش های جدید نشان می دهد:

  • ω چگالی حجمی انرژی تابش است؛
  • من و من '- بردارهای تککه جهت حادثه را نشان می دهد و بسته نرم افزاری نور را نشان می دهد (آنها دستورالعمل هایی را که باید اضافه شود، مشخص می شود)؛
  • θ زاویه ای به حالت عادی است، که تحت آن پرتو نور سقوط می کند (و به همین ترتیب، منعکس شده است، از آنجا که سطح آینه است).

ما خواننده را یادآوری می کنیم که طبیعی عمود بر سطح است، بنابراین اگر وظیفه یک زاویه نور سقوط به سطح داده شود، θ 90 درجه منفی مقدار داده شده است.

استفاده از پدیده فشار تابش الکترومغناطیسی

دانش آموزانی که فیزیک را مطالعه می کنند، بسیاری از فرمول ها، مفاهیم و پدیده ها خسته کننده هستند. از آنجا که، به عنوان یک قاعده، معلم به جنبه های نظری می گوید، اما به ندرت می تواند نمونه هایی از مزایای پدیده های خاصی را رهبری کند. ما در این مربیان مدرسه سرزنش نخواهیم کرد: آنها به شدت توسط این برنامه محدود می شوند، در طول درس لازم است به مواد گسترده ای بگویید و هنوز هم زمان برای بررسی دانش دانش آموزان داشته باشید.

با این وجود، هدف تحقیق ما دارای بسیاری از برنامه های جالب است:

  1. در حال حاضر تقریبا هر دانش آموز در آزمایشگاه او موسسه تحصیلی ممکن است تجربه Lebedev را تکرار کنید. اما پس از آن، هماهنگی داده های تجربی با محاسبات نظری، دستیابی به موفقیت واقعی بود. این تجربه برای اولین بار با دقت 20 درصد، دانشمندان کل جهان را قادر به توسعه بخش جدیدی از فیزیک - اپتیک کوانتومی کردند.
  2. به دست آوردن پروتون های انرژی بالا (به عنوان مثال، برای قرار گرفتن در معرض مواد مختلف) با سرعت بخشیدن به فیلم های نازک با پالس لیزر.
  3. حسابداری فشار تابش الکترومغناطیسی خورشید بر روی سطح اشیاء نزدیک زمین، از جمله ماهواره ها و ایستگاه های فضاییاین به شما اجازه می دهد تا آنها را با دقت بیشتری تنظیم کنید و این دستگاه ها را به زمین برسانید.

برنامه های فوق در حال حاضر وجود دارد دنیای واقعی. اما فرصت های بالقوه ای وجود دارد که هنوز اجرا نشده است، زیرا تکنولوژی انسان هنوز به سطح مناسب نرسیده است. در میان آنها:

  1. با آن، ممکن است در نزدیکی خالی و حتی در فضای آزاد بدون بار بسیار بزرگ حرکت کند. نور به یک ضربه کوچک می دهد، اما با موقعیت مطلوب سطح بادبان، شتاب ثابت خواهد بود. در غیاب اصطکاک، به اندازه کافی برای تنظیم سرعت و تحویل کالاها در نقطه مورد نظر سیستم خورشیدی کافی است.
  2. موتور فوتون این تکنولوژی ممکن است یک فرد را به غلبه بر جذابیت ستاره مادری و پرواز به دنیای دیگر اجازه دهد. تفاوت از بادبان خورشیدی این است که تولید پالس های خورشیدی یک دستگاه مصنوعی ایجاد شده، به عنوان مثال، موتور حرارتی هسته ای خواهد بود.