基本介紹
- 中文名:光壓公式
- 定義:光照到物體表面時施予表面的壓力
- 提出者:J.克卜勒
- 舉例:太陽帆
定義,輻射壓強,
定義
J.C.麥克斯韋根據電磁理論解釋了光壓現象,並算出了光壓的值。當平行光垂直照射物體時,單位面積所受光壓為P=I(1+R)/c,式中I為單位時間垂直入射到單位面積的光能量,R為表面的能量反射率,c為真空中的光速。光子概念提出後,也可用光的粒子性來解釋光壓現象。光子具有動量hv/c,入射到表面後或被吸收或被反射,入射前光子的總動量與入射後的總動量之差等於表面所受衝量,這樣算出的光壓公式與麥克斯韋的公式一致。對光壓的首次實驗測量是由俄國物理學家P.N.列別捷夫於1899年完成的。
當光子被吸收,傳遞給物質hv/c的動量,當光子被反射,則傳遞給之2hv/c的動量。太陽帆便利用這一原理。
輻射壓強
光對被照射物體單位面積上所施加的壓力叫光壓。也稱為輻射壓強。當物體完全吸收正入射的光輻射時,光壓等於光波的能量密度;若物體是完全反射體,則光壓等於光波能量密度的2倍。這個關係可以由經典電磁理論得到,也可以直接由光的量子理論得到。麥克斯韋依據經典電磁理論首先指出了光壓的存在。1899年,俄國物理學家列別捷夫用實驗測得了光壓,證實了麥克斯韋的預言。光壓的存在說明了電磁波具有動量,因而是電磁場物質性的有力證明。愛因斯坦光子假設又進一步說明了光壓存在的合理性。
光壓很小,如果陽光直射到地面,並且光被地面全部吸收,那么地面所感受到的光壓也只有4.5×10-6帕。