
【化】 radiation pressure
radialization; radiation
【化】 irradiation
【医】 radiate; radiation; radio-
intimidate; keep under control; press; push down; shelve; suppress
【医】 prelum; pressure
辐射压(Radiation Pressure)是电磁辐射作用于物体表面时产生的力学效应,其本质是光子携带动量与物质相互作用产生的压力。在英文中称为"radiation pressure",这一概念由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1873年首次通过电磁学理论预测,后经阿瑟·康普顿实验验证。
从微观角度解释,单个光子的动量$p= frac{E}{c}$(E为光子能量,c为光速),当光束垂直入射到物体表面时,单位面积单位时间内的动量变化即构成辐射压。对于完全吸收表面,辐射压计算公式为: $$ P = frac{I}{c} $$ 其中I为辐射强度(单位:W/m²)。当表面为完全反射时,压力值会加倍。
在应用领域,NASA的太阳帆技术利用这一原理,通过大面积反射膜捕获太阳光子的动量实现航天器推进。天体物理学中,辐射压是恒星形成过程中抵抗引力坍缩的关键平衡力,也是红巨星大气层剥离的主要机制。激光领域的高功率设备需特别考虑辐射压对光学元件的机械损伤效应。
辐射压(亦称光压)是电磁辐射对物体表面施加的压力,其本质源于光子动量传递。以下从定义、原理、公式及应用等方面进行解释:
辐射压由麦克斯韦电磁理论预测,后经实验证实。当光子撞击物体表面时,其动量发生改变,根据动量守恒定律,物体受到压力。光子动量公式为: $$ p = frac{h u}{c} $$ 其中 ( h ) 为普朗克常数,( u ) 为光频率,( c ) 为光速。若物体吸收或反射光子,动量变化不同,导致压力差异。
辐射压的表达式因物体表面性质而异:
地球表面接收的太阳辐射能流密度约为 ( 1370 , text{W/m} ),完全吸收时辐射压为: $$ P = frac{1370}{3 times 10} approx 4.6 , mutext{Pa} $$
辐射压是光子动量传递的宏观表现,其计算需结合物体反射特性与辐射强度,在天文学和工程领域有重要应用。
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