Задание 27. При изучении давления света проведены два опыта с одним и тем же лазером. В первом опыте свет лазера направляется на пластинку, покрытую сажей, а во втором — на зеркальную пластинку такой же площади. В обоих опытах пластинки находятся на одинаковом расстоянии от лазера и свет падает перпендикулярно поверхности пластинок.
Как изменится сила давления света на пластинку во втором опыте по сравнению с первым? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Решение.
1. Сила давления света во втором опыте больше, чем в первом.
2.
В обоих опытах происходит поглощение световой волны. Этот процесс можно
рассматривать как поглощение за время t большого числа 
квантов света — фотонов.
Каждый фотон при поглощении передаёт пластинке импульс 
, поэтому пластинка получает
импульс, равный сумме импульсов поглощённых фотонов: 
.
3.
В результате поглощения света пластинкой, покрытой сажей, она приобретает за
время t импульс 
в направлении
распространения света от лазера. В соответствии с законом изменения импульса
тела в инерциальной системе отсчёта скорость изменения импульса тела равна
силе, действующей на него со стороны других тел или полей:
.
4.
В результате отражения света от зеркальной пластины отражённый квант имеет импульс,
противоположный импульсу кванта падающей волны: 
, поэтому отражённая волна имеет импульс 
. В итоге за время t импульс волны
под действием зеркальной пластинки изменился. Это изменение:
.
Импульс
системы световая волна + зеркальная пластинка сохраняется: 
, поэтому 
. Но изменение импульса тела в
инерциальной системе отсчёта происходит только под действием других тел или
полей и характеризуется силой 
. Для хорошего зеркала 
, поэтому 
.
5. Сравнивая выражения для силы F1 действующей на пластинку, покрытую сажей, и силы F2, действующей на зеркало, приходим к выводу, что F1<F2.
Другие задания:
Для наших пользователей доступны следующие материалы: