При изучении давления света проведены два опыта с одним и тем же лазером. В первом опыте свет лазера направляется на пластинку, покрытую сажей, а во втором — на зеркальную пластинку такой же площади. В обоих опытах пластинки находятся на одинаковом расстоянии от лазера и свет падает перпендикулярно поверхности пластинок.
Как изменится сила давления света на пластинку во втором опыте по сравнению с первым? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
1) Пусть на поверхность падает , Импульс одного фотона равен
где – постоянная планка,
– частота света,
– скорость света в вакууме. Тогда импульс
фотонов равен
2) Рассмотрим поверхность, покрытую сажей, и поверхность зеркала.
Поверхность, покрытая сажей. При поглощении фотонов поверхностью, покрытую сажей, она приобретает импульс равный за время
. В соответствии с законом изменения импульса тела в инерциальной системе отсчёта скорость изменения импульса тела равна силе, действующей на него со стороны других тел или полей:
Поверхность зеркала. Луч фотонов будет отражаться от зеркала в противоположную сторону, значит импульс отраженной волны равен
В итоге за время импульс волны под действием зеркальной пластинки изменился.
Для зеркала , то есть
В соответствии с законом изменения импульса тела в инерциальной системе отсчёта скорость изменения импульса тела равна силе, действующей на него со стороны других тел или полей:
Значит