Ligera presión sobre una superficie completamente absorbente. A. Presión ligera. Fórmulas para determinar la presión de la radiación electromagnética cuando cae en ángulo.
Una de las confirmaciones experimentales de la presencia de impulso en los fotones es la existencia de presión luminosa (experimentos de Lebedev).
Explicación de la onda (según Maxwell): interacción de las corrientes inducidas con el campo magnético de la onda.
Desde un punto de vista cuántico, la presión de la luz sobre una superficie se debe a que al chocar con esta superficie, cada fotón le transfiere su impulso. Dado que un fotón sólo puede moverse a la velocidad de la luz en el vacío, el reflejo de la luz desde la superficie de un cuerpo debe considerarse como un proceso de "reemisión" de fotones: un fotón incidente es absorbido por la superficie y luego reemitido por él con la dirección opuesta del impulso.
Consideremos la ligera presión ejercida sobre la superficie de un cuerpo por un flujo de radiación monocromática incidente perpendicular a la superficie.
Dejar caer por unidad de tiempo por unidad de superficie del cuerpo PAG fotones. Si el coeficiente de reflexión de la luz desde la superficie del cuerpo es igual a R, Eso Rn Los fotones se reflejan y (1 –R) p- absorbido. Cada fotón reflejado transfiere a la pared un impulso igual a 2ðf =2hv/c (tras la reflexión, el impulso del fotón cambia a –r f). Cada fotón absorbido transfiere su impulso a la pared. r f = hv/c .La ligera presión sobre la superficie es igual al impulso que todas las superficies transmiten en 1 s. PAG fotones:
, (11-12)
Dónde I=nhv – la energía de todos los fotones que inciden sobre una unidad de superficie por unidad de tiempo, es decir, la intensidad de la luz, y w=I/c – densidad de energía volumétrica de la radiación incidente. Esta fórmula fue probada experimentalmente y confirmada en los experimentos de Lebedev.
4. Gas fotónico. Bosones. Distribución de Bose-Einstein.
Consideremos la luz como una colección de fotones que se encuentran dentro de una cavidad cerrada con paredes de espejo. La presión de la luz sobre una superficie reflectante especular debería ser la misma que sería si los fotones se reflejaran especularmente desde la superficie como bolas absolutamente elásticas.
Encontremos la presión ejercida sobre paredes idealmente reflectantes| cavidad cerrada.
Por simplicidad, suponemos que la cavidad tiene forma de cubo. Debido a la isotropía de la radiación, podemos suponer que todas las direcciones del movimiento de los fotones son igualmente probables. No hay interacción entre fotones (su frecuencia no cambia durante las colisiones). Por tanto, los fotones se mueven como moléculas de un gas monoatómico ideal.
Encontramos la presión de un gas ideal sobre las paredes de la cavidad a partir de la ecuación básica de la teoría cinética de los gases:
Pero para los fotones m=hv yo /c 2 , υ yo=с y por lo tanto mυ yo 2 = hv yo.De este modo,
Dónde W. es la energía total de todos los fotones en la cavidad y la presión sobre sus paredes
Aquí w- densidad de energía de radiación volumétrica. Si los fotones dentro de nuestra cavidad tienen frecuencias de 0 a ∞, entonces w se puede determinar mediante la fórmula:
(11-14)
Aquí ρ(ν) - densidad de energía de radiación volumétrica en el rango de frecuencia de ν a ν+dν.
Función ρ(ν) se encuentra utilizando una distribución cuántica especial de fotones por energía (frecuencia), - distribución Bose-Einstein (B-E).
1. A diferencia de la distribución de Maxwell, que caracteriza la distribución de partículas en el espacio de velocidad (momento), la distribución cuántica describe las energías de las partículas. en el espacio de fases formado por los momentos y coordenadas de las partículas.
2. El volumen elemental del espacio de fases es igual a (multipliquemos todos los incrementos de coordenadas):
3. El volumen por estado es igual a h 3 .
4. Número de estados dg yo La radiación ubicada en el volumen de fase elemental en estadística cuántica se obtiene dividiendo el volumen (11-15) por h 3:
5. Distribución SER Los sistemas de partículas con espín entero obedecen. obtuvieron el nombre bosones. Estas partículas también incluyen fotones. Su giro toma valores enteros. El momento angular del fotón toma el valor mh/2π, Dónde metro = 1. 2,3… La función de distribución de Bose-Einstein para fotones tiene la forma:
, (11-16)
Dónde. ΔN – número de fotones en volumen dV, n yo - número promedio de partículas en un estado energético con energía yo Lo que es llamado k - constante de Boltzmann, t- temperatura absoluta. El coeficiente 2 aparece debido a la presencia de dos posibles direcciones de polarización de la luz (rotación izquierda y derecha del plano de polarización).
Número total de estados en volumen V(después de integrar sobre el volumen y usar las relaciones entre el momento del fotón R y su energía W, νð = hv/c, W= hv ):
donde ν es la frecuencia, Con - velocidad de la luz en el vacío.
Número de fotones con energía de W. antes W+dW en volumen V:
Encontramos la densidad de energía de la radiación volumétrica en el rango de frecuencia de ν a ν +dν multiplicando (11-16) por la energía de un fotón. hν :
. (11-18)
Encontramos la presión de radiación usando las fórmulas (11-13), (11-14) y (11-18):
Ecuación de estado para la radiación:
Energía de radiación del volumen V (ley de Stefan-Boltzmann):
La relación entre la luminosidad energética y la densidad de energía de la radiación volumétrica (se deriva de una comparación de la fórmula de Planck con la fórmula (11-18):
R E (ν,T)= (c/4)ρ(ν,T).
Hoy dedicaremos una conversación a un fenómeno como la ligera presión. Consideremos las premisas del descubrimiento y las consecuencias para la ciencia.
Luz y color
El misterio de las capacidades humanas ha preocupado a la gente desde la antigüedad. ¿Cómo ve el ojo? ¿Por qué existen los colores? ¿Cuál es la razón por la que el mundo es como lo percibimos? ¿Hasta dónde puede ver una persona? Newton llevó a cabo experimentos con la descomposición de un rayo solar en un espectro en el siglo XVII. También sentó una base matemática estricta para una serie de hechos dispares que se conocían sobre la luz en ese momento. Y la teoría de Newton predijo mucho: por ejemplo, descubrimientos que sólo la física cuántica podía explicar (la desviación de la luz en un campo gravitacional). Pero la física de aquella época no conocía ni entendía la naturaleza exacta de la luz.
Onda o partícula
Desde que los científicos de todo el mundo comenzaron a comprender la esencia de la luz, ha surgido un debate: ¿qué es la radiación, una onda o una partícula (corpúsculo)? Algunos hechos (refracción, reflexión y polarización) confirmaron la primera teoría. Otros (propagación lineal en ausencia de obstáculos, ligera presión): el segundo. Sin embargo, sólo la física cuántica pudo calmar esta disputa combinando las dos versiones en una única. afirma que cualquier micropartícula, incluido un fotón, tiene propiedades tanto de onda como de partícula. Es decir, un cuanto de luz tiene características como frecuencia, amplitud y longitud de onda, además de impulso y masa. Hagamos una reserva de inmediato: los fotones no tienen masa en reposo. Al ser un cuanto de campo electromagnético, transportan energía y masa sólo en el proceso de movimiento. Ésta es la esencia del concepto de "luz". La física lo ha explicado con cierto detalle estos días.
Longitud de onda y energía.
El concepto de "energía de las olas" se mencionó anteriormente. Einstein demostró de manera convincente que la energía y la masa son conceptos idénticos. Si un fotón transporta energía, debe tener masa. Sin embargo, un cuanto de luz es una partícula "astuta": cuando un fotón encuentra un obstáculo, cede completamente su energía a la sustancia, se convierte en ella y pierde su esencia individual. Además, determinadas circunstancias (por ejemplo, un fuerte calentamiento) pueden hacer que los interiores de metales y gases, hasta ahora oscuros y tranquilos, emitan luz. El momento de un fotón, consecuencia directa de la presencia de masa, se puede determinar mediante la presión de la luz. Investigadores de Rusia han demostrado de manera convincente este hecho sorprendente.
La experiencia de Lebedev
El científico ruso Pyotr Nikolaevich Lebedev realizó el siguiente experimento en 1899. Colgó el travesaño de un fino hilo plateado. El científico colocó dos placas de la misma sustancia en los extremos de la barra transversal. Estos incluían láminas de plata, oro e incluso mica. Así, se crearon una especie de escalas. Solo midieron el peso no de una carga que presiona desde arriba, sino de una carga que presiona desde un lado sobre cada una de las placas. Lebedev colocó toda esta estructura bajo una cubierta de vidrio para que el viento y las fluctuaciones aleatorias en la densidad del aire no pudieran afectarla. Además me gustaría escribir que creó un vacío debajo de la tapa. Pero en aquella época era imposible conseguir ni siquiera un vacío medio. Entonces diremos que creó bajo una cubierta de vidrio con fuerza e iluminó alternativamente un plato, dejando el otro en la sombra. La cantidad de luz que incide sobre las superficies estaba predeterminada. Basándose en el ángulo de desviación, Lebedev determinó qué impulso transmitía la luz a las placas.
Fórmulas para determinar la presión de la radiación electromagnética con incidencia normal del haz.
Primero expliquemos qué es una “caída normal”. La luz incide normalmente sobre una superficie si se dirige estrictamente perpendicular a la superficie. Esto impone limitaciones al problema: la superficie debe ser perfectamente lisa y el haz de radiación debe dirigirse con mucha precisión. En este caso, la presión se calcula:
k es el coeficiente de transmitancia, ρ es el coeficiente de reflexión, I es la intensidad del haz de luz incidente, c es la velocidad de la luz en el vacío.
Pero, probablemente, el lector ya habrá adivinado que tal combinación ideal de factores no existe. Incluso si no tenemos en cuenta la idealidad de la superficie, es bastante difícil organizar la incidencia de la luz de forma estrictamente perpendicular.
Fórmulas para determinar la presión de la radiación electromagnética cuando cae en ángulo.
La presión de la luz sobre la superficie de un espejo en ángulo se calcula mediante otra fórmula, que ya contiene elementos vectoriales:
p= ω ((1-k)i+ρi’)cos ϴ
Las cantidades p, i, i’ son vectores. En este caso, k y ρ, como en la fórmula anterior, son los coeficientes de transmitancia y reflexión, respectivamente. Los nuevos valores significan lo siguiente:
- ω - densidad de energía de radiación volumétrica;
- i e i’ son vectores unitarios que muestran la dirección del haz de luz incidente y reflejado (especifican las direcciones en las que se deben sumar las fuerzas actuantes);
- ϴ es el ángulo con la normal en el que cae el rayo de luz (y, en consecuencia, se refleja, ya que la superficie está reflejada).
Recordemos al lector que la normal es perpendicular a la superficie, por lo que si el problema da el ángulo de incidencia de la luz en la superficie, entonces ϴ es 90 grados menos el valor dado.
Aplicación del fenómeno de presión de radiación electromagnética.
Para un estudiante de física, muchas fórmulas, conceptos y fenómenos le parecen aburridos. Porque, por regla general, el profesor habla de aspectos teóricos, pero rara vez puede dar ejemplos de los beneficios de determinados fenómenos. No culpemos a los tutores de la escuela por esto: están muy limitados por el programa, tienen que cubrir mucho material durante la lección y todavía tienen tiempo para evaluar los conocimientos de los estudiantes;
Sin embargo, el objeto de nuestro estudio tiene muchas aplicaciones interesantes:
- Ahora casi todos los escolares en el laboratorio de su institución educativa pueden repetir el experimento de Lebedev. Pero entonces la coincidencia de datos experimentales con cálculos teóricos fue un verdadero avance. El experimento, realizado por primera vez con un error del 20%, permitió a científicos de todo el mundo desarrollar una nueva rama de la física: la óptica cuántica.
- Producción de protones de alta energía (por ejemplo, para irradiar diversas sustancias) acelerando películas delgadas con un pulso láser.
- Tener en cuenta la presión de la radiación electromagnética del Sol sobre la superficie de los objetos cercanos a la Tierra, incluidos satélites y estaciones espaciales, permite corregir su órbita con mayor precisión y evita que estos dispositivos caigan a la Tierra.
Las aplicaciones anteriores existen ahora en el mundo real. Pero también hay oportunidades potenciales que aún no se han aprovechado, porque la tecnología de la humanidad aún no ha alcanzado el nivel requerido. Entre ellos:
- Vela solar. Con su ayuda sería posible mover cargas bastante grandes en el espacio cercano a la Tierra e incluso en el solar. La luz da un pequeño impulso, pero dada la posición deseada de la superficie de la vela, la aceleración sería constante. En ausencia de fricción, basta con ganar velocidad y entregar la carga al punto deseado del sistema solar.
- Motor de fotones. Esta tecnología puede permitir a una persona superar la gravedad de su estrella natal y volar a otros mundos. La diferencia es que los impulsos solares serán generados por un dispositivo creado artificialmente, por ejemplo, un motor termonuclear.
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Una corriente de fotones (luz) que al impactar con una superficie ejerce presión.
Flujo de fotones que inciden sobre una superficie absorbente:
Flujo de fotones que inciden sobre la superficie de un espejo:
Flujo de fotones incidentes en la superficie:
Significado físico de la presión ligera:
La luz es una corriente de fotones, entonces, de acuerdo con los principios de la mecánica clásica, las partículas, al golpear un cuerpo, deben transferirle impulso, es decir, ejercer presión.
Dispositivo, medidas presión ligera, era un dinamómetro de torsión (escala de torsión) muy sensible. Este dispositivo fue creado por Lebedev. Su parte móvil era un marco ligero suspendido de un fino hilo de cantera al que se le adherían alas: discos ligeros y negros de hasta 0,01 mm de espesor. Las alas estaban hechas de lámina de metal. La estructura estaba suspendida dentro de un recipiente del que se bombeaba el aire. La luz que incide sobre las alas ejerce diferentes presiones sobre los discos luminosos y negros. Como resultado, actuó un par sobre el marco, que torció el hilo de suspensión. Para determinar la ligera presión se utilizó el ángulo de torsión del hilo.
En la Fórmula utilizamos:
La fuerza con la que presiona un fotón.
Área de superficie sobre la que se produce una ligera presión.
Momento de un fotón
Esta videolección está dedicada al tema “Presión ligera. Los experimentos de Lebedev. Los experimentos de Lebedev causaron una gran impresión en el mundo científico, ya que gracias a ellos se midió por primera vez la presión de la luz y se demostró la validez de la teoría de Maxwell. ¿Cómo lo hizo? Puedes aprender la respuesta a esta y muchas otras preguntas interesantes relacionadas con la teoría cuántica de la luz en esta fascinante lección de física.
Tema: Presión ligera
Lección: Presión ligera. Los experimentos de Lebedev
La hipótesis sobre la existencia de una ligera presión fue propuesta por primera vez por Johannes Kepler en el siglo XVII para explicar el fenómeno de las colas de los cometas cuando vuelan cerca del Sol.
Maxwell, basándose en la teoría electromagnética de la luz, predijo que la luz debería ejercer presión sobre un obstáculo.
Bajo la influencia del campo eléctrico de la onda, los electrones de los cuerpos oscilan y se forma una corriente eléctrica. Esta corriente se dirige a lo largo de la intensidad del campo eléctrico. Los electrones que se mueven ordenadamente son influenciados por la fuerza de Lorentz del campo magnético, dirigida en la dirección de propagación de la onda; esto es fuerza de presión ligera(Figura 1).
Arroz. 1. El experimento de Maxwell
Para probar la teoría de Maxwell, era necesario medir la presión de la luz. La presión de la luz fue medida por primera vez por el físico ruso Pyotr Nikolaevich Lebedev en 1900 (Fig. 2).
Arroz. 2. Petr Nikoláievich Lébedev
Arroz. 3. Dispositivo Lebedev
El dispositivo de Lebedev (Fig. 3) consiste en una varilla luminosa montada sobre un fino hilo de vidrio, a lo largo de cuyos bordes se colocan alas luminosas. Todo el dispositivo se colocó en un recipiente de vidrio del que se extrajo el aire. La luz incide sobre las alas situadas a un lado de la varilla. El valor de la presión se puede juzgar por el ángulo de torsión del hilo. La dificultad para medir con precisión la presión de la luz se debió al hecho de que era imposible bombear todo el aire del recipiente. Durante el experimento se inició el movimiento de las moléculas de aire, provocado por el calentamiento desigual de las alas y paredes del recipiente. Las alas no se pueden colgar completamente verticalmente. Los flujos de aire caliente se elevan y actúan sobre las alas, lo que genera pares adicionales. Además, la torsión del hilo se ve afectada por el calentamiento no uniforme de los lados de las alas. El lado que mira hacia la fuente de luz se calienta más que el lado opuesto. Las moléculas reflejadas desde el lado más caliente imparten más impulso al ala.
Arroz. 4. Dispositivo Lebedev
Arroz. 5. Dispositivo Lebedev
Lebedev logró superar todas las dificultades, a pesar del bajo nivel de tecnología experimental en ese momento. Tomó un barco muy grande y con alas muy delgadas. El ala constaba de dos pares de finos círculos de platino. Uno de los círculos de cada par brillaba por ambos lados. Otros lados tenían un lado cubierto con niel de platino. Además, ambos pares de círculos diferían en grosor.
Para excluir las corrientes de convección, Lebedev dirigió rayos de luz hacia las alas desde un lado o desde el otro. De este modo, las fuerzas que actuaban sobre las alas estaban equilibradas (figura 4-5).
Arroz. 6. Dispositivo Lebedev
Arroz. 7. Dispositivo Lebedev
Así, se demostró y midió la presión de la luz sobre los sólidos (fig. 6-7). El valor de esta presión coincidió con la presión prevista por Maxwell.
Tres años más tarde, Lebedev logró realizar otro experimento: medir la presión de la luz sobre los gases (Fig. 8).
Arroz. 8. Instalación para medir la presión de la luz sobre los gases.
Lord Kelvin: "Quizás sepas que toda mi vida luché con Maxwell, sin reconocer su ligera presión, y ahora tu Lebedev me obligó a rendirme a sus experimentos".
El surgimiento de la teoría cuántica de la luz hizo posible explicar de manera más sencilla la causa de la presión de la luz.
Los fotones tienen impulso. Cuando son absorbidos por el cuerpo, le transfieren su impulso. Esta interacción puede considerarse como un impacto completamente inelástico.
La fuerza que ejerce cada fotón sobre la superficie es:
Ligera presión sobre la superficie:
Interacción de un fotón con una superficie de espejo.
En el caso de esta interacción se obtiene una interacción absolutamente elástica. Cuando un fotón cae sobre una superficie, se refleja desde ella con la misma velocidad e impulso con el que cayó sobre esa superficie. El cambio de impulso será el doble que cuando un fotón cae sobre una superficie negra, la presión de la luz se duplicará.
No existen sustancias en la naturaleza cuya superficie absorba o refleje completamente los fotones. Por tanto, para calcular la presión de la luz sobre cuerpos reales, es necesario tener en cuenta que algunos fotones serán absorbidos por este cuerpo y otros se reflejarán.
Los experimentos de Lebedev pueden considerarse una prueba experimental de que los fotones tienen impulso. Aunque la presión de la luz es muy baja en condiciones normales, su efecto puede ser significativo. A partir de la presión del Sol, se desarrolló una vela para naves espaciales que permitirá moverse en el espacio bajo la presión de la luz (Fig. 11).
Arroz. 11. Navegación de nave espacial
La presión de la luz, según la teoría de Maxwell, surge como resultado de la acción de la fuerza de Lorentz sobre los electrones que realizan movimientos oscilatorios bajo la influencia del campo eléctrico de una onda electromagnética.
Desde el punto de vista de la teoría cuántica, la presión de la luz surge como resultado de la interacción de los fotones con la superficie sobre la que caen.
Los cálculos realizados por Maxwell coincidieron con los resultados de Lebedev. Esto demuestra claramente el dualismo de la luz entre ondas cuánticas.
Los experimentos de Crookes
Lebedev fue el primero en descubrir experimentalmente la presión de la luz y pudo medirla. El experimento fue increíblemente difícil, pero hay un juguete científico: el experimento de Crookes (Fig. 12).
Arroz. 12. Experimento de Crookes
Una pequeña hélice, que consta de cuatro pétalos, se encuentra en una aguja cubierta con una tapa de vidrio. Si iluminas esta hélice con luz, comienza a girar. Si miras esta hélice al aire libre cuando sopla el viento sobre ella, su rotación no sorprendería a nadie, pero en este caso la cubierta de cristal evita que las corrientes de aire actúen sobre la hélice. Por tanto, la causa de su movimiento es la luz.
El físico inglés William Crookes creó accidentalmente el primer hilandero ligero.
En 1873, Crookes decidió determinar el peso atómico del elemento talio y pesarlo en una balanza muy precisa. Para evitar que corrientes de aire aleatorias distorsionaran la imagen de pesaje, Crookes decidió suspender los balancines en el vacío. Lo hizo y quedó asombrado, ya que sus escamas más delgadas eran sensibles al calor. Si la fuente de calor estaba debajo del objeto, reducía su peso; si encima, lo aumentaba.
Habiendo mejorado esta experiencia accidental, a Crookes se le ocurrió un juguete: un radiómetro (molino de luz). El radiómetro de Crookes es un impulsor de cuatro palas equilibrado sobre una aguja dentro de un bulbo de vidrio bajo un ligero vacío. Cuando un rayo de luz incide en la pala, el impulsor comienza a girar, lo que a veces se explica incorrectamente por una ligera presión. De hecho, la causa de la torsión es un efecto radiométrico. La aparición de una fuerza repulsiva debido a la diferencia en las energías cinéticas de las moléculas de gas que golpean el lado iluminado (calentado) de la hoja y el lado opuesto no iluminado (más frío).
- La presión de la luz y la presión de las circunstancias ().
- Piotr Nikoláievich Lebedev ().
- Radiómetro de Crookes ().
Resulta que la presión no solo la pueden crear sólidos, líquidos y gases. Al caer sobre la superficie del cuerpo, la radiación electromagnética ligera también ejerce presión sobre él.
Teoría de la presión ligera
Juan Kepler
Por primera vez se asumió que existe una ligera presión. El científico alemán Johannes Kepler en el siglo 17. Mientras estudiaba el comportamiento de los cometas que volaban cerca del Sol, observó que la cola del cometa siempre se desvía en dirección opuesta al Sol. Kepler teorizó que de alguna manera esta desviación era causada por la exposición a la luz solar.
La existencia teórica de la ligera presión se predijo en el siglo XIX. El físico británico James Clerk Maxwell, quien creó la teoría electromagnética y argumentó que la luz también es vibraciones electromagnéticas y debería ejercer presión sobre los obstáculos.
James Clerk Maxwell
La luz es una onda electromagnética. Crea un campo eléctrico, bajo cuya influencia oscilan los electrones de un cuerpo que se encuentra en su camino. Aparece una corriente eléctrica en el cuerpo, dirigida a lo largo de la intensidad del campo eléctrico. El campo magnético actúa sobre los electrones. fuerza de lorentz. Su dirección coincide con la dirección de propagación de la onda luminosa. Este poder es fuerza de presión ligera .
Según los cálculos de Maxwell, la luz solar produce una presión de cierto valor sobre una placa negra situada en la Tierra (p = 4 · 10 -6 N/m 2). Y si en lugar de una placa negra tomas una reflectante, la presión de la luz será 2 veces mayor.
Pero esto era sólo una suposición teórica. Para demostrarlo, fue necesario confirmar la teoría con un experimento práctico, es decir, medir el valor de la presión de la luz. Pero como su valor es muy pequeño, es extremadamente difícil hacerlo en la práctica.
Piotr Nikoláievich Lébedev
En la práctica esto se hizo El físico experimental ruso Pyotr Nikolaevich Lebedev. Un experimento que realizó en 1899 confirmó la suposición de Maxwell de que existe una ligera presión sobre los sólidos.
La experiencia de Lebedev
Representación esquemática del experimento de Lebedev.
Para llevar a cabo su experimento, Lebedev creó un dispositivo especial, que era un recipiente de vidrio. Dentro del recipiente se colocó una varilla ligera sobre un fino hilo de vidrio. En los bordes de esta varilla se colocaron alas delgadas y ligeras hechas de varios metales y mica. Se bombeó aire fuera del recipiente. Utilizando sistemas ópticos especiales que consisten en una fuente de luz y espejos, el haz de luz se dirigió hacia las alas ubicadas en un lado de la varilla. Bajo la influencia de una ligera presión, la varilla giró y el hilo se torció en un cierto ángulo. La magnitud de la ligera presión estaba determinada por la magnitud de este ángulo.
Dispositivo Lebedev
Pero este experimento no arrojó resultados precisos. Llevarlo a cabo tuvo sus propias dificultades. Como en aquella época no existían bombas de vacío, se utilizaban bombas mecánicas ordinarias. Y con su ayuda fue imposible crear un vacío absoluto en el recipiente. Incluso después de bombearlo, quedó algo de aire en él. Las alas y las paredes del barco se calentaron de forma diferente. El lado que daba al haz de luz se calentó más rápido. Y esto provocó el movimiento de las moléculas de aire. Corrientes de aire más cálido se elevaron hacia arriba. Dado que es imposible instalar las alas absolutamente verticalmente, estos flujos crearon pares adicionales. Además, las alas mismas no se calentaron por igual. El lado que daba a la fuente de luz se calentó. Como resultado, se produjo un efecto adicional sobre el ángulo de rotación del hilo.
Para que el experimento fuera más preciso, Lebedev tomó un recipiente muy grande. Hizo el ala a partir de dos pares de círculos muy delgados de platino. Además, el grosor de los círculos de un par difería del grosor de los círculos del otro par. En un lado de la varilla, los círculos eran brillantes en ambos lados, en el otro, un lado estaba cubierto con niel de platino. Se les dirigieron rayos de luz desde un lado o desde el otro para equilibrar las fuerzas que actúan sobre las alas. Como resultado, se midió la ligera presión sobre las alas. Los resultados experimentales confirmaron las suposiciones teóricas de Maxwell sobre la existencia de una ligera presión. Y su magnitud fue casi la misma que predijo Maxwell.
En 1907 - 1910 Utilizando experimentos más precisos, Lebedev midió la presión de la luz sobre los gases.
La luz, como cualquier radiación electromagnética, tiene energía. mi .
Su impulso pag = mi v / c 2 ,
Dónde v - velocidad de la radiación electromagnética,
C - velocidad de la luz.
Porque v = Con , Eso pag = E/s .
Con el advenimiento de la teoría cuántica, la luz comenzó a considerarse como una corriente de fotones: partículas elementales, cuantos de luz. Al chocar con un cuerpo, los fotones le transfieren su impulso, es decir, ejercen presión.
Vela solar
Friedrich Arturovich Zander
Aunque la cantidad de presión ligera es muy pequeña, puede ser beneficiosa para una persona.
Allá por 1920 El científico e inventor soviético Friedrich Arturovich Zander, uno de los creadores del primer cohete de combustible líquido, propuso la idea de volar al espacio utilizando vela solar . Ella era muy sencilla. La luz del sol está formada por fotones. Y crean presión, transfiriendo su impulso a cualquier superficie iluminada. Por lo tanto, la presión generada por la luz solar o un láser sobre la superficie de un espejo se puede utilizar para propulsar una nave espacial. Una vela de este tipo no requiere combustible para cohetes y su duración es ilimitada. Y esto permitirá transportar más carga en comparación con una nave espacial convencional con motor a reacción.
Vela solar
Pero hasta ahora se trata sólo de proyectos para crear naves espaciales con una vela solar como motor principal.