Значение ДАВЛЕНИЕ СВЕТА в Большой советской энциклопедии, БСЭ

ДАВЛЕНИЕ СВЕТА

света, давление, производимое светом на отражающие или поглощающие тела. Д. с. впервые было экспериментально открыто и измерено П. Н. Лебедевым (1899). Величина Д. с. даже для самых сильных источников света (Солнце, электрическая дуга) ничтожно мала и маскируется в земных условиях побочными явлениями (конвекционными токами, радиометрическими силами, см. Радиометрический эффект ) , которые могут превышать в тысячи раз величину Д. с. Для обнаружения Д. с. Лебедев изготовил специальные приборы и проделал опыты, представляющие замечательный пример искусства эксперимента. Основной частью прибора Лебедева служили плоские лёгкие крылышки (диаметром 5 мм ) из различных металлов (платина, алюминий, никель) и слюды ( рис. 1 ). Крылышки подвешивались на тонкой стеклянной нити и помещались внутри стеклянного сосуда G ( рис. 2 ), из которого выкачивался воздух. На крылышки с помощью специальной оптической системы и зеркал направлялся свет от сильной электрической дуги В. Перемещение зеркал S1, S4 давало возможность изменять направление падения света на крылышки. Устройство прибора и методика измерения позволили свести до минимума мешающие радиометрические силы и обнаружить Д. с. на отражающие или поглощающие крылышки, которые под его воздействием отклонялись и закручивали нить. В 1907-10 Лебедев исследовал Д. с. на газы, что было ещё труднее, так как Д. с. на газы в сотни раз меньше, чем на твёрдые тела.

Результаты экспериментов Лебедева и более поздних исследователей полностью согласуются со значением Д. с., определённым на основе электромагнитной теории света (Дж. К. Максвелл , 1873), что явилось ещё одним важным подтверждением теории электромагнитного поля Фарадея - Максвелла. Согласно электромагнитной теории света, давление, которое оказывает на поверхность тела плоская электромагнитная волна, падающая перпендикулярно к поверхности, равно плотности и электромагнитной энергии (энергии, заключённой в единице объёма) около поверхности. Эта энергия складывается из энергии падающих и энергии отражённых от тела волн. Если мощность электромагнитной волны, падающей на 1 см 2поверхности тела, равна S эрг/см2 ( сек ) , коэффициент отражения электромагнигной энергии от поверхности тела равен R, то вблизи поверхности плотность энергии u S (1+R)/c (с - скорость света). Этой величине и равно Д. с. на поверхность тела: р S (1 + R ) /c ( эрг/см3 или дж/м3 ) . Например, мощность солнечного излучения, приходящего на Землю, равна 1,4106 эрг/ ( см2 ( сек ) или 1,4103 вт/м2, следовательно, для абсолютной поглощающей поверхности (когда R 0) р 4,3 10-5lдин/см2 4,310-6 н/м2 . Общее давление солнечного излучения на Землю равно 61013 дин (6108 н ) , что в 1013 раз меньше силы притяжения Солнца.

Изотропное равновесное излучение также оказывает давление на систему (тело), с которой оно находится в термодинамическом равновесии:

р u/31/3sT4 ,

где s - постоянная Стефана - Больцмана, Т - температура излучения. Существование Д. с. показывает, что поток излучения обладает не только энергией, но и импульсом, а следовательно, и массой.

С точки зрения квантовой теории, Д. с. - результат передачи телам импульса фотонов (квантов энергии электромагнитного поля) в процессах поглощения или отражения света. Квантовая теория даёт для Д. с. те же формулы.

Особо важную роль Д. с. играет в двух противоположных по масштабам областях явлений - в явлениях астрономических и явлениях атомарных. В астрофизике Д. с. наряду с давлением газа обеспечивает стабильность звёзд , противодействуя силам гравитационного сжатия (при температуре ~ 107 градусов в недрах звёзд Д. с. достигает десятков млн. атмосфер). Д. с. существенно для динамики околозвёздного и межзвёздного газа; действием Д. с. объясняются некоторые формы кометных хвостов (см. Кометы ) . Д. с. вызывает возмущение орбит искусственных спутников Земли (особенно лёгких спутников-баллонов типа 'Эхо' с большой отражающей поверхностью). К атомарным эффектам Д. с. относится 'световая отдача', которую испытывает возбуждённый атом при испускании фотона. К Д. с. близко явление передачи гамма-квантами части своего импульса электронам, на которых они рассеиваются (см. Комптон-эффект ), или ядрам атомов кристалла в процессах излучения и поглощения (см. Мёссбауэра эффект ).

Лит.: Lebedew P., Untersuchungen liber die Dnickkrafte des Lichtes, 'Annalen der Physik', 1901, fasc. 4, Bd 6, S. 433-458; Лебедев П. Н., Избр. соч., М. - Л., 1949: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957; Эльясберг П. Е., Введение в теорию полета искусственных спутников Земли, М., 1965.

Большая советская энциклопедия, БСЭ.