Давление света 11 класс Урок - лекция

Что собой представляет свет с точки зрения волновой теории? «Мгновенный снимок» электромагнитной волны, представляющей совокупность взаимодействующих между собой электрического и магнитного полей, распространяющихся в вакууме со скоростью км/с

Что происходит, если электромагнитная волна падает на металлическую пластину? При падении плоской электромагнитной волны на поверхность вещества площадью S напряжённость Е электрического поля волны вызывает в веществе направленное движение свободных зарядов, то есть в веществе возникает электрический ток, на который магнитное поле с индукцией В действует с силой Ампера. Её направление определяют с помощью правила левой руки Сила Ампера направлена в сторону распространения волны (это и есть сила светового давления)

Объяснение светового давления с точки зрения волновой теории Электрическое поле волны действует на свободные заряды в пластине с переменной силой, под действием которой заряды начинают совершать колебания. На такие заряды магнитное поле действует с силой Лоренца, направление которой находят по правилу левой руки. Эта сила направлена в сторону распространения волны. Таким образом, свет оказывает давление на тела

Расчёт светового давления в теории Максвелла W – энергия, поглощаемая площадкой в 1 кв. метр за 1 с (мощность волны), С – скорость света, Р – световое давление В яркий день свет Солнца, падающий на зеркальную поверхность действует на неё с силой 4,110-6 Н

Идея опытов по измерению светового давления Свет от мощного источника (дуговой лампы) надо сфокусировать на легкоподвижной крыльчатке, подвешенной на нити в баллоне, из которого выкачан воздух. Силу светового давления измерить по углу закручивания нити Свет

Трудности, возникшие на пути к осуществлению идеи Проблема: 1. Измеряемая величина очень мала. Как измерить ничтожно малое давление света? Решение проблемы: Размеры крыльчатки: Высота – 4 см Ширина – 2 см Диаметр крылышек – 0,5 см Толщина крылышек: 0,1 – 0,01 мм

Трудности, возникшие на пути к осуществлению идеи 2. Преодоление радиометрического эффекта. Сущность проблемы: Нагретая светом поверхность крыльчатки испытывает со стороны отскакивающих от неё молекул газа действие большей силы, причём радиометрические силы в тысячи раз больше сил светового давления Решение проблемы: Уменьшение толщины крылышек до предела (0,1 – 0,01 мм)

Трудности, возникшие на пути к осуществлению идеи 3. Нагревание баллона под действием света Сущность проблемы: От освещённой части баллона молекулы отскакивают с большими скоростями и с большей силой действуют на крылышко Решение проблемы: 1. Использование светофильтров, задерживающих тепловые лучи 2. Баллон имеет большие размеры, чтобы молекулы потеряли за счёт столкновений свою скорость

Трудности, возникшие на пути к осуществлению идеи 4. Возникновение конвекционных токов Сущность проблемы: Нагретый газ у освещённой стороны крылышка поднимается вверх, на его место приходит более холодный газ с теневой стороны Решение проблемы: Свет попеременно направляется то на одну, то на другую поверхность крылышка

Трудности, возникшие на пути к осуществлению идеи 5. Создание глубокого вакуума Сущность проблемы: И конвекционный, и радиометрический эффекты тем слабее, чем выше вакуум Решение проблемы: Помещение в баллон капли ртути, пары которой вытесняют воздух, откачиваемый насосом, после чего баллон охлаждают. Пары ртути конденсируются, повышая вакуум

Значение опытов П.Н. Лебедева Доказали справедливость теории электромагнитного поля Д. К. Максвелла; Явились одним из краеугольных камней квантовой теории света и теории относительности; Доказали наличие у света импульса, а значит, и массы, то есть существование фотонов (световых частиц); Доказали, что свет - один из видов материи, а не механические волны в эфире

Объяснение давления света с точки зрения квантовой теории Световые частицы – кванты, попадая на вещество, передают ему свой импульс и тем самым, действуют на него с силой, которую и называют силой светового давления

Схема установки Лебедева по измерению светового давления на твёрдые тела