Вопрос школьника
Перпендикулярно поверхности площадью 4 м2 падает 7,74 • 1022 фотонов излучения с длиной волны 0,64 мкм за 10 с. Определить световое давление на зеркальную поверхность, черную поверхность и поверхность с коэффициентом отражения 0,4
Ответ от учителя
Световое давление — это сила, которую оказывает свет на поверхность, деленная на ее площадь. Оно определяется формулой:
P = (2I/c) * (1 — cosθ)
где P — световое давление, I — интенсивность излучения, c — скорость света, θ — угол между направлением излучения и нормалью к поверхности.
Для зеркальной поверхности коэффициент отражения равен 1, поэтому интенсивность отраженного света будет равна интенсивности падающего света:
Iотр = Iпад
Таким образом, световое давление на зеркальную поверхность будет равно:
Pзерк = (2Iпад/c) * (1 — cosθ)
Pзерк = (2 * 7,74 • 10^22 / 4πc) * (1 — cos90°)
Pзерк = 1,23 • 10^-5 Н/м^2
Для черной поверхности коэффициент отражения равен 0, поэтому вся энергия поглощается поверхностью:
Iпогл = Iпад
Следовательно, световое давление на черную поверхность будет равно:
Pчерн = (2Iпад/c) * (1 + cosθ)
Pчерн = (2 * 7,74 • 10^22 / 4πc) * (1 + cos90°)
Pчерн = 2,46 • 10^-5 Н/м^2
Для поверхности с коэффициентом отражения 0,4 интенсивность отраженного света будет равна 0,4 от интенсивности падающего света:
Iотр = 0,4Iпад
Таким образом, световое давление на такую поверхность будет равно:
P0,4 = (2Iпад/c) * (1 — 0,4cosθ)
P0,4 = (2 * 7,74 • 10^22 / 4πc) * (1 — 0,4cos90°)
P0,4 = 7,38 • 10^-6 Н/м^2
Таким образом, световое давление на зеркальную поверхность и поверхность с коэффициентом отражения 0,4 будет меньше, чем на черную поверхность, так как на черной поверхности вся энергия поглощается, а на других поверхностях часть энергии отражается.
