Masa și impulsul fotonului

Conform ipotezei Einstein lumina cuante lumina emisă este absorbită și distribuită în porțiuni discrete (cuante), numite fotoni. Fotona energie # 958; 0 = hv. Greutatea sa este de relația dintre masă și energie:

Photon de particule elementare, care este întotdeauna (în orice mediu!) Se mișcă cu viteza luminii și cu o masă de odihnă egală cu zero. Prin urmare, un foton de masă diferit de masa acestor particule elementare, cum ar fi electroni, protoni și neutroni, care au o masă de repaus nenulă și pot fi în stare de repaus.

foton impuls pv se obține dacă în formula generală relativitate IM foton repaus masa m0 # 947; = 0:

Din considerentele de mai sus rezultă că un foton ca oricare altă particulă, caracterizată prin energie, masă și impuls. Expresiile (205.1) (205.2) și (200.2) asociate caracteristici corpusculare fotonice - masa, impuls și undă caracteristică energiei luminii - frecvență v sale.

În cazul în care fotonii au impuls, incidentul de lumină pe corp trebuie să creeze presiune pe el. Conform teoriei cuantice a presiunii luminii pe suprafața datorită faptului că fiecare foton în coliziune cu suprafața transferă impulsul ei.

Se calculează în termenii teoriei cuantice a luminii presiunii exercitate pe suprafața corpului de flux monocromatica radiație (frecvența v), perpendicular pe suprafața de incident. În cazul în care unitatea de timp pe unitatea de suprafață corporală scade N fotoni, atunci coeficientul de reflexie p a luminii de la suprafața corpului pN reflectate fotoni și (1-p) N -poglotitsya. Fiecare suprafață de transferuri de fotoni impuls pY absorbit = hv / c și fiecare reflectate - 2 PY = 2hv / c (schimbarile impulsuri prin reflexie foton - py). ușoară presiune pe suprafața este egală cu impulsul care este transmis la suprafață cu 1 N fotoni:

NHV = Ee este energia fotonilor incidente pe unitatea de suprafață pe unitatea de timp, t. Suprafață E iradiantă, un Ee / c = w densitatea aparentă a energiei radiației. Prin urmare, presiunea produsă de lumină la incidență normală la suprafață,

Formula (4.3), derivat pe baza conceptului cuantic coincide cu expresia obținută din electromagnetic (val) a teoriei lui Maxwell. Astfel, presiunea de lumină este la fel de bine explicată de valul și teoria cuantică. După cum sa menționat deja, dovada experimentală a existenței presiunii lumină asupra solidelor și gazele sunt prezentate în experimentele P. N. Lebedeva, care au jucat la un moment dat un rol major în aprobarea teoriei lui Maxwell. Lebedev a folosit o suspensie ușoară pe un fir subțire, din care marginile sunt aripi fixate de lumină, dintre care unele sunt cenzurate, iar cealaltă suprafață oglindă. Pentru a exclude efectul convecției și a sistemului radiometrice utilizat de oglindă mobilă, care permite luminii directe la ambele suprafețe ale clapelor, suspensia a fost plasată într-un balon cu aripi evacuate ales foarte subțire (temperatura ambelor suprafețe a fost identică). presiune ușoară pe flancuri a fost determinată de unghiul de răsucire a firului de suspensie și a coincis cu calculată teoretic. În special, sa constatat că presiunea pe suprafața de reflexie de lumină de două ori mai mare decât înnegrită (vezi. (4.3)).