Горизонты будущего - страница 23
Для проведения своего опыта Лебедев создал специальный прибор, который представлял собой стеклянный сосуд. Внутрь сосуда помещался лёгкий стерженёк на тонкой стеклянной нити. По краям этого стерженька были прикреплены тонкие лёгкие крылышки из различных металлов и слюды. Из сосуда выкачивался воздух. С помощью специальных оптических систем, состоящих из источника света и зеркал, пучок света направлялся на крылышки, расположенные с одной стороны стерженька. Под воздействием светового давления стерженёк поворачивался, и нить закручивалась на какой-то угол.
По величине этого угла и определяли величину светового давления. Чтобы сделать эксперимент более точным, Лебедев взял сосуд большого объёма. Крылышко он сделал из двух пар очень тонких кружочков из платины.
По одну сторону стерженька кружочки были блестящими с обеих сторон, по другую – одну из сторон покрыли платиновой чернью. Пучки света направлялись на них то с одной, то с другой стороны, чтобы уравновесить силы, действующие на крылышки. В результате давление света на крылышки было измерено. Результаты опыта подтвердили теоретические предположения Максвелла о существовании светового давления. А его величина была почти такой же, как и предсказал Максвелл.
Рис. 4. Прибор Лебедева. Впервые давление света измерил русский физик Петр Николаевич Лебедев в 1900 году
В 1907-1910 годах с помощью более точных экспериментов Лебедев измерил давление света на газы. Свет, как любое электромагнитное излучение, обладает энергией Е. Его импульс р = Ev/c2, где v – скорость электромагнитного излучения, c – скорость света. Так как v = с, то р = E/с.
Энергия фотона εф = hv = hc/λ (1) лежит в широком диапазоне от нескольких электрон-вольт для видимого света (λ ≈ 500 нм) до миллионов электрон-вольт для жёсткого гамма-излучения (λ ≈ 10-3 нм).
Как и любая материальная частица, фотон имеет массу mф, которая связана с его энергией релятивистской формулой: mфc2 = εф. С учётом (1) находим mф = = (2).
Движущийся со скоростью c фотон обладает импульсом, величина которого связана с его энергией релятивистским соотношением pфc = εф, учитывающим, что масса покоя фотона равна нулю. Отсюда, с учётом (2), следует, что pф = = . (3)
Для фотона излучения, направление распространения которого задаётся волновым вектором , модуль которого k = , формулу