Šviesos slėgis

Šioje temoje nagrinėjama šviesos slėgio sąvoka, remiantis klasikine elektromagnetine teorija ir kvantine fizika. Aptariama, kaip šviesos slėgis atsiranda dėl šviesos bangų arba fotonų sąveikos su medžiaga, ir kaip jis buvo eksperimentiškai patvirtintas. Taip pat minima šviesos slėgio reikšmė gamtoje, pavyzdžiui, žvaigždžių evoliucijoje.

Eksperimentinis patvirtinimas
Maksvelo hipotezę apie šviesos slėgį eksperimentiškai patvirtino Piotras Lebedevas (\(1899\) m.) ir Ernestas Nikolsas (\(1903\) m.). Lebedevo eksperimente buvo naudojamas lengvas rėmelis su veidrodiniais ir juodais skridinėliais, pakabintas ant kvarcinio siūlo. Šviesos pluoštas buvo nukreipiamas į skridinėlius, o šviesos slėgis buvo nustatomas pagal siūlo pasisukimo kampą.
Elektromagnetinė šviesa
Džeimsas Klarkas Maksvelas, 1865 m. sukūręs elektromagnetinių bangų teoriją, teigė, kad šviesa yra elektromagnetinės prigimties. Jis taip pat numatė, kad šviesos bangos turi slėgti kūnus, į kuriuos jos krinta.
Fotoelementų panaudojimas
Saulės energija Lietuvoje naudojama įvairiais būdais, pavyzdžiui, ant namų stogų įrengiant saulės kolektorius. Šie kolektoriai kaupia energiją, kuri vėliau panaudojama vandens ir namų šildymui bei kitiems poreikiams.
Kvantinis paaiškinimas
Šviesos slėgį galima paaiškinti ne tik bangine, bet ir kvantine šviesos teorija. Fotonai, be energijos, turi masę ir judesio kiekį. Sąveikaudami su kūnu, fotonai perduoda jam savo judesio kiekį, sukeldami slėgį.
Matavimo sunkumai
Šviesos slėgis į kietuosius kūnus yra labai mažas, todėl jo matavimą apsunkina įvairūs pašaliniai veiksniai, tokie kaip temperatūros skirtumai ir oro molekulių poveikis.
Šviesos slėgio atsiradimas
Kai šviesos banga krinta į metalinės plokštelės paviršių, paviršiniai elektronai yra veikiami elektromagnetinės bangos elektrinio lauko. Elektronai pradeda judėti, o bangos magnetinis laukas veikia juos Lorenco jėga. Ši jėga nukreipta į plokštelę ir sutampa su krintančios šviesos bangos kryptimi, sukeldama šviesos slėgimą.
Šviesos slėgio formulė
Remiantis Maksvelo elektromagnetinių bangų teorija, šviesos slėgis (\(p\)) apskaičiuojamas pagal formulę: \(p = w(1 + r)\cos^2i\), kur \(w\) – tūrinis elektromagnetinės energijos tankis, \(r\) – atspindžio koeficientas, \(i\) – kritimo kampas. Krintančiosios spinduliuotės intensyvumas: \(I = nhv\), n - fotonų skaičius, \(hv\) - fotono energija, \(c\) - šviesos greitis
Šviesos slėgio reikšmė
Šviesos slėgis atsiranda įvairiuose gamtos reiškiniuose. Žvaigždžių viduje milžiniškas elektromagnetinės spinduliuotės sukeliamas slėgis kartu su gravitacijos jėgomis lemia žvaigždžių procesus. Šviesos slėgis taip pat veikia kosminius aparatus.
Šviesos slėgis dujose
Vėliau (1907-1910 \(m.\)) Lebedevas aptiko ir išmatavo šviesos slėgį į dujas. Jo tyrimai parodė, kad šviesa dujas slegia daug mažiau nei kietuosius kūnus. Johanas Kepleris anksčiau buvo iškėlęs prielaidą apie šviesos slėgį dujose, nagrinėdamas kometų uodegų formas.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com