Davlenie sveta
19.06.2002 19:57 | "Fizicheskaya Enciklopediya"/Phys.Web.Ru
Davlenie sveta - davlenie, okazyvaemoe svetom na otrazhayushie i pogloshayushie tela, chasticy, a takzhe otdel'nye molekuly i atomy; odno iz ponderomotornyh deistvii sveta, svyazannoe s peredachei impul'sa elektromagnitnogo polya veshestvu. Gipoteza o sushestvovanii davleniya sveta byla vpervye vyskazana I. Keplerom (J.Kepler) v 17 v. dlya ob'yasneniya otkloneniya hvostov komet ot Solnca. Teoriya davlenie sveta v ramkah klassicheskoi elektrodinamiki dana Dzh. Maksvellom (J.Maxwell) v 1873. V nei davlenie sveta tesno svyazano s rasseyaniem i poglosheniem elektromagnitnoi volny chasticami veshestva. V ramkah kvantovoi teorii davlenie sveta - rezul'tat peredachi impul'sa fotonami telu.
Pri normal'nom padenii sveta na poverhnost' tverdogo tela davlenie sveta opredelyaetsya formuloi p = S(1 - R)/c, gde S - plotnost' potoka energii (intensivnost' sveta), R - koefficient otrazheniya sveta ot poverhnosti.
Eksperimental'no davlenie sveta na tverdye tela bylo vpervye issledovano P.N.Lebedevym
v 1899. Osnovnye trudnosti v eksperimental'nom obnaruzhenii davleniya sveta zaklyuchalis'
v vydelenii ego na fone radiometricheskih i konvektivnyh
sil, velichina kotoryh zavisit ot davleniya okruzhayushego telo gaza i pri nedostatochnom
vakuume mozhet prevyshat' davlenie sveta na neskol'ko poryadkov.
V opytah Lebedeva v
vakuumirovannom ( mm rt. st.) steklyannom sosude na tonkoi
serebryanoi
niti podveshivalis' koromysla krutil'nyh vesov s zakreplennymi
na nih tonkimi diskami-krylyshkami, kotorye i obluchalis'. Krylyshki izgotavlivalis'
iz razlichnyh
metallov i slyudy s identichnymi protivopolozhnymi poverhnostyami.
Posledovatel'no obluchaya
perednyuyu i zadnyuyu poverhnosti krylyshek razlichnoi tolshiny, Lebedevu udalos' nivelirovat'
ostatochnoe deistvie radiometricheskih sil i poluchit' udovletvoritel'noe (s oshibkoi
%) soglasie s teoriei Maksvella. V 1907-10 Lebedev vypolnil eshe
bolee
tonkie eksperimenty po issledovaniyu davleniya sveta na gazy
i takzhe poluchil horoshee
soglasie s teoriei.
Davlenie sveta igraet bol'shuyu rol' v astronomicheskih i atomnyh yavleniyah. V astrofizike davlenie sveta naryadu s davleniem gaza obespechivaet stabil'nost' zvezd, protivodeistvuya silam gravitacii. Deistviem davleniya sveta ob'yasnyayutsya nekotorye formy kometnyh hvostov. K atomnym effektam otnositsya t. n. svetovaya otdacha, kotoruyu ispytyvaet vozbuzhdennyi atom pri ispuskanii fotona.
V kondensirovannyh sredah davlenie sveta mozhet vyzyvat' tok nositelei (smotri Svetoelektricheskii effekt).
Specificheskie osobennosti davleniya sveta obnaruzhivayutsya v razrezhennyh atomnyh sistemah
pri rezonansnom rasseyanii intensivnogo
sveta, kogda chastota
lazernogo
izlucheniya ravna chastote atomnogo perehoda. Pogloshaya foton,
atom poluchaet impul's v napravlenii lazernogo puchka i perehodit v vozbuzhdennoe
sostoyanie.
Dalee, spontanno ispuskaya foton, atom priobretaet impul's (svetovaya
otdacha)
v proizvol'nom napravlenii. Pri posleduyushih poglosheniyah i spontannyh
ispuskaniyah
fotonov
proizvol'no napravlennye impul'sy svetovoi otdachi vzaimno gasyatsya, i, v konechnom
itoge, rezonansnyi atom poluchaet impul's, napravlennyi vdol' svetovogo lucha rezonansnoe davlenie sveta. Sila F rezonansnogo
davleniya sveta na atom opredelyaetsya kak impul's, peredannyi potokom fotonov s plotnost'yu
N v edinicu vremeni: , gde
-
impul's odnogo fotona,
-
sechenie poglosheniya rezonansnogo fotona,
- dlina volny sveta.
Pri otnositel'no malyh plotnostyah izlucheniya rezonansnoe davlenie sveta pryamo proporcional'no
intensivnosti sveta. Pri bol'shih plotnostyah N v svyazi s konechnym (
) vremenem zhizni vozbuzhdennogo urovnya proishodit nasyshenie poglosheniya i nasyshenie
rezonansnogo davleniya sveta (sm. Nasysheniya effekt). V etom
sluchae davlenie sveta sozdayut fotony, snontanno ispuskaemye atomami so srednei chastotoi
(obratnoi vremeni zhizni vozbuzhdennogo atoma) v sluchainom napravlenii, opredelyaemom
diagrammoi ispuskaniya atoma. Sila svetovogo davleniya perestaet
zaviset' ot intensivnosti,
a opredelyaetsya skorost'yu spontannyh aktov ispuskaniya:
.
Dlya tipichnyh znachenii
s-1 i
mkm sila davleniya sveta
eV/sm;
pri nasyshenii rezonansnoe davlenie sveta mozhet sozdavat' uskorenie atomov do 105
g (g - uskorenie svobodnogo padeniya). Stol' bol'shie
sily pozvolyayut selektivno
upravlyat' atomnymi puchkami, var'iruya chastotu sveta i po-raznomu
vozdeistvuya na
gruppy atomov, malo otlichayushiesya chastotami rezonansnogo poglosheniya. V chastnosti,
udaetsya szhimat' maksvellovskoe raspredelenie po skorostyam,
ubiraya iz
puchka vysokoskorostnye atomy. Svet lazera napravlyayut navstrechu atomnomu puchku, podbiraya
pri etom chastotu i formu spektra izlucheniya tak, chtoby naibolee sil'noe tormozyashee
deistvie
davleniya sveta ispytyvali naibolee bystrye atomy iz-za ih bol'shego doplerovskogo
smesheniya rezonansnoi chastoty. Drugim vozmozhnym primeneniem rezonansnogo
davleniya sveta yavlyaetsya razdelenie gazov: pri obluchenii dvuhkamernogo sosuda, napolnennogo
smes'yu dvuh gazov, odin iz kotoryh nahoditsya v rezonanse s izlucheniem, rezonansnye
atomy pod deistviem davleniya sveta pereidut v dal'nyuyu kameru.
Svoeobraznye cherty imeet rezonansnoe davlenie sveta na atomy, pomeshennye v pole intensivnoi
stoyachei volny. S kvantovoi tochki zreniya stoyachaya volna, obrazovannaya
vstrechnymi potokami fotonov, vyzyvaet tolchki atoma, obuslovlennye poglosheniem fotonov
i ih stimulirovannym ispuskaniem. Srednyaya sila, deistvuyushaya na atom, pri etom ne
ravna
nulyu vsledstvie neodnorodnosti polya na dline volny. S klassicheskoi tochki zreniya sila
davleniya sveta obuslovlena deistviem prostranstvenno neodnorodnogo polya na navedennyi
im atomnyi dipol'. Eta sila minimal'na v uzlah, gde dipol'nyi
moment ne navoditsya, i v puchnostyah, gde gradient polya obrashaetsya v nul'. Maksimal'naya
sila
davleniya sveta po poryadku velichiny ravna (znaki otnosyatsya
k sinfaznomu i protivofaznomu dvizheniyu dipolei s momentom d po otnosheniyu k
polyu
s napryazhennost'yu E). Eta sila mozhet dostigat' gigantskih znachenii: dlya
debai,
mkm i
V/sm sila
eV/sm.
Pole stoyachei volny rasslaivaet puchok atomov, prohodyashii skvoz' luch sveta, tak kak dipoli, koleblyushiesya v protivofaze, dvigayutsya po razlichnym traektoriyam podobno atomam v opyte Shterna-Gerlaha. V lazernyh puchkah na atomy, dvigayushiesya vdol' lucha, deistvuet radial'naya sila davleniya sveta, obuslovlennaya radial'noi neodnorodnost'yu plotnosti svetovogo polya.
Kak v stoyachei, tak i v begushei volne proishodit ne tol'ko determinirovannoe
dvizhenie atomov, no i ih diffuziya v fazovom
prostranstve
vsledstvie togo, chto akty poglosheniya i ispuskaniya fotonov - chisto kvantovye sluchainye
processy. Koefficient prostranstvennoi diffuzii dlya atoma s massoi
M v begushei
volne raven .
Podobnoe rassmotrennomu rezonansnoe davlenie sveta mogut ispytyvat' i kvazichasticy v tverdyh telah: elektrony, eksitony i dr.
Publikacii s klyuchevymi slovami:
davlenie izlucheniya - davlenie
Publikacii so slovami: davlenie izlucheniya - davlenie |
![]() |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |