
【化】 light pressure
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【醫】 light; phot-; photo-
intimidate; keep under control; press; push down; shelve; suppress
【醫】 prelum; pressure
光壓(Light Pressure)
光壓,英文術語為Light Pressure 或Radiation Pressure,指光照射在物體表面時産生的物理壓力。這一現象源于光的粒子性(光子攜帶動量),當光子被物體吸收或反射時,動量發生轉移,從而對物體施加推力。其強度與光強成正比,在真空中尤為顯著。
根據電磁理論,光壓 ( P ) 的計算公式為:
$$
P = frac{I}{c} cdot (1 + R)
$$
其中:
由詹姆斯·麥克斯韋于1873年理論預言,1901年由俄國物理學家彼得·列别捷夫首次通過實驗精确測量,證實光對固體存在壓力效應。
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光壓是光照射到物體表面時産生的壓力,也稱為輻射壓強。以下是其詳細解釋:
一、基本定義 光壓指光對被照射物體單位面積施加的力,其大小與光的能量密度和物體表面性質相關。完全吸收光的物體所受光壓等于光波能量密度,而完全反射體的光壓可達能量密度的2倍。
二、理論解釋
經典電磁理論
麥克斯韋通過電磁理論推導出光壓公式:
$$p = frac{S}{c}$$
其中$S$為坡印廷矢量值,$c$為光速。例如,太陽光垂直照射地面黑體時,光壓約為$5 times 10^{-6} , text{N/m}$。
量子理論
光子攜帶動量$p = h
u/c$,當光子被吸收或反射時,動量變化導緻壓力。完全吸收時每秒動量傳遞為$E/c$,完全反射時為$2E/c$($E$為入射光能)。
三、實驗驗證
俄國物理學家列别捷夫于1899年首次通過實驗測得光壓,驗證了麥克斯韋的預言。其實驗通過測量塗黑與光亮小翼的扭矩差異實現。
四、實際應用
光壓在天文學中作用顯著,例如彗星尾部背向太陽的現象正是太陽光壓作用的結果。此外,光壓還被應用于太陽帆等航天技術中。
參考資料:綜合、2、4、5、7、10的信息。
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