Давление света. Пусть на единицу плошади поверхности в единицу времени нормально падает N (1/м2с) фотонов

Пусть на единицу плошади поверхности в единицу времени нормально падает N (1/м²с) фотонов. Пусть N_п фотонов поглощается, a N₀ - отражается.

Тогда

(1)

где a=N_п/N и r=N₀/N - коэффициенты поглощения и отражения падающего излучения.

Поглощенный фотон с импульсом 2p передаст поверхности импульс, равный p, а отраженный – 2p. Тогда импульс Dр, передаваемый ед.площади поверхности в ед.времени N фотонами будет равен

(2)

Учитывая, что импульс фотона p связан с его энергией e соотноше­нием Р =e/с, получим

(3)

где E =Nhn (Дж/м²с) - энергетическая освещенность поверхности или интенсивность падающего излучения (света):

(4)

где <w> -объемная плотность энергии ЭМ-волны или фотонов. Получаем для давления света (DP->P)

(5)

Если обозначить n=N/c (1/м³) - концентрацию фотонов в ЭМ-волне, то

(6)

Рэлеевское и комптоновское рассеяние света.

При взаимодействии света с атомами вещества фотоны могут рассеиваться двумя способами:

1. Упруго, без изменения частоты w=w' или n=n'. Такое рассеяние называют рэлеевским.

2. Неупруго, c изменением частоты w'<w или n'<n (l'>l). Такое рассеяние называют комптоновским.

А.Г.Комптон(1923), впервые наблюдавший изменение длины волны рент­геновских лучей при их рассеянии на различных веществах, объяснил это явление рассеянием Х-лучей на электронах самых верхних оболочек(орбит) атома. Эти электроны наиболее слабо связаны с атомом. При рассеянии фотон отдает часть своей энергии слабосвязанному электрону и его энергий e' =hn' и частота n' при рассеянии уменьшаются, а длина волны рассеянного фотона l'=c/n' увеличивается.

Рэлеевское рассеяние происходит в основном на электронах внутренних оболочек атома, которые сильно связаны с атомом. Поэтому при рассеянии на таких электронах энергия и частота рассеянного фотона не изменяются.

Дата добавления: 2014-01-07