Nyomás fény 2
PRESSURE CBETA, a kifejtett nyomás a fényvisszaverő és elnyeli szervek, részecskék és egyes molekulák és atomok; egyik ponderomotoros fény hatására, kapcsolódó elektromágneses tér impulzus transzfer anyag. A hipotézis fennállásának alacsony nyomású vetette fel először J. Kepler a 17. században, hogy ismertesse az eltérés farka üstökösök a nap. enyhe nyomást elmélet keretében a klasszikus elektrodinamika adott J. K. Maxwell 1873-ban Ez annak köszönhető, hogy a nyomás a fényszórás és felszívódása elektromágneses hullámok anyag részecskéi. Keretében a kvantumelmélet az alacsony nyomású - az eredmény a foton momentum transzfer szervezetben.
Normál fény beesési felületén egy szilárd test a fény p nyomás képlet határozza meg:
S - az energia fluxussűrűség (fényintenzitás), R - világos legyen a fényvisszaverése, C - a fénysebesség. Szokásos körülmények között enyhe nyomás feltűnő. Még egy erős lézersugarat (1 W / cm 2), a fény nyomása nagyságrendileg 10 -4 g / cm 2 a széles keresztmetszetét a lézersugár lehet koncentrált, majd a nyomás intenzitása a sugár fókusz megtarthatja szuszpendált milligramm darab.
Kísérletileg, a nyomás a fény a szilárd először vizsgáltuk P. N. Lebedevym 1899. A fő nehézséget a kísérleti nyomás érzékelt fényt kellett osztania a háttérben radiometrikus és konvekciós erő, amelynek nagysága függ a gáz nyomása a testet körülvevő és alacsony vákuum meghaladhatja több nagyságrenddel a fény. A kísérletek Lebedev evakuált (a nyomás körülbelül 10 -4 Hgmm) üvegedénybe egy vékony ezüst fonalak szuszpendáljuk rocker torziós egyensúlyt rögzítettek, egy vékony lemez-szárnyak, amelyeket besugárzott. A szárnyak készültek különböző fémek és csillám azonos, egymással átellenes felületei. Ezt követően egymás után besugározzuk egy elülső felülete és egy hátsó szárnyak különböző vastagságú, Lebegyev felszabadítással semlegesítésére maradék hatást radiometrikus erők és a kielégítő (egy hiba ± 20%) egyetértett Maxwell elméletét. A 1907-1910 Lebegyev vizsgált alacsony nyomású gáz.
A nyomás a fény fontos szerepet játszik a csillagászati és az atomi jelenségek. A nyomás gerenda csillagok együtt gáznyomás stabilitásukat biztosító ellensúlyozva a nehézségi erőre. A fény hatására nyomás számlák valamilyen formában üstökös farka. Amikor a foton kibocsátás lép fel atomok úgynevezett fényhasznosítás és foton lendületet elő atomok. A kondenzált média, enyhe nyomást okozhatja a jelenlegi töltéshordozók (elektronok kényszercirkulációs Lásd fotonok). napsugárzás nyomása akarják használni, hogy hozzon létre a különböző űrhajómeghajtás - az úgynevezett Napvitorlás.
A sajátos jellemzői detektált fény nyomást a hígított rendszerek magrezonancia szórási intenzív fény, ha a lézer frekvenciája egyenlő a frekvenciáját a atomátmenetű. Nedvszívó egy fotont, atom lendületet az irányt a lézersugár és belép gerjesztett állapotban. Továbbá spontán kisugárzást egy fotont, atom szerez egy lendület (fényhasznosítás) egy tetszőleges irányba. Az ezt követő abszorpció és a spontán emisszió a fotonok által atomok folyamatosan fogadja impulzusok küldte a fénysugár, amely létrehoz egy enyhe nyomást.
F erő a rezonáns enyhe nyomást atom definiáljuk az impulzus továbbított fotonfluxus sűrűségű N egységnyi idő: F = Nћkσ ahol ћk = 2πћ / λ - pulzus egyetlen foton, σ ≈ λ 2 - abszorpciós rezonancia foton keresztmetszetű, λ - hullámhossz fény, a k - hullám szám, z - Plank állandó. Viszonylag alacsony sűrűség a sugárzás rezonáns könnyű nyomás egyenesen arányos a fény intenzitása. A nagyobb sűrűséget, N fotonfluxus telítődés következik be, és a telítési abszorpciós rezonancia enyhe nyomást (lásd a hatás a telítettség). Ebben az esetben, enyhe nyomást hoz létre kibocsátott fotonok spontán atomok átlagos gyakorisággal γ (inverze az élettartama a gerjesztett atomok) egy véletlenszerű irányba. Fény nyomóereje megszűnik intenzitásától függ, ahogy azt a spontán bomlási sebesség: F≈ћkγ. A jellemző értékek a γ ≈ 10 8 s -1 és λ ≈0,6 mikronos fény nyomóerő .F≈5 · 10 -3 eV / cm; telítési nyomását rezonáns fényt lehet létrehozni gyorsulás atomokkal 10 5 g (g - a nehézségi gyorsulás). Ilyen nagy erők lehetővé teszik szelektív kezelése atomi gerendák, frekvenciájának változtatásával a fény és a különböző befolyásoló atomok malorazlichayuschimisya rezonancia elnyelési frekvenciák. Különösen, lehetővé válik, hogy összenyomja a maxwelli eloszlása sebesség, eltávolítja a nagy sebességű atom gerenda. A lézerfény felé van irányítva az atomi gerenda, miközben kiválasztja a frekvencia és alakja az emissziós spektruma, úgyhogy a fény nyomást gátolja gyors atomból egy nagy elmozdulás a rezonancia frekvencia (lásd a Doppler-effektus). Rezonáns nyomás fénysugár lehet elválasztására használt gázok besugárzása útján a két-rekeszes tartály, tele keverékével két gáz, amelyek közül az egyik atom rezonanciában vannak a sugárzás rezonáns atomok hatása alatt a fény nyomás kerül át egy távoli sejt.
Egyes funkciók egy rezonáns enyhe nyomást atomok, kerül egy intenzív állóhullám területen. A szempontjából kvantum állóhullám által kialakított ütköző áramlik foton hatására az atom ütődésektől okozta felszívódását fotonok és indukált emisszió. Az átlagos ható erőt az atom nem egyenlő nullával miatt területén inhomogenitás a hullámhosszon. Egy klasszikus szempontból könnyű nyomóerő hatása miatt, egy térben inhomogén mezőt rájuk az indukált atomi dipólus. Ez az erő minimális csomópontoknál, ahol nem indukált dipólus momentum, és a amplitúdópontok, ahol a mező gradiens nulla. Maximális fény nyomóereje nagyságrendű F≈ ± EKD (jelek utalnak az azonos fázisú és az ellentétes fázisú mozgást a dipólusok egy pillanatra d képest a mezőben olyan intenzitással E). Ez az erő lehet akár hatalmas értékek: d≈ 1 Debye, λ≈0,6 mikron E≈ június 10 V / cm erőt F≈5 ∙ február 10 eV / cm. Field állóhullám rétegeli atomi nyaláb áthaladó fénysugár, mint dipólusok, oszcilláló ellentétes fázisban, mozognak a különböző pályák, mint például az atomok a Stern-Gerlach kísérlet. On atomok mentén mozgó lézersugár, sugárirányú erő hat enyhe nyomást, mivel a sugárirányú egyenetlensége sűrűsége a fény területén. Amint az álló és mozgó hullám fordul elő nem csak a meghatározott mozgást az atomok, hanem a diffúziós a fázisban térben, mivel a abszorpciós és emissziós fotonok - kvantum véletlenszerű folyamatokat. Rezonáns alacsony nyomású, és tapasztalni quasiparticles a szilárd anyagok: elektronok, excitonok et al.
Irod Lebegyev PN Coll. Op. M., 1963; Ashkin A. A nyomás a lézersugárzás // sikerei fizikai tudományok. 1973. T. 110. Vol. 1; Kazantsev AP rezonáns alacsony nyomású // Uo. 1978. T. 124. Vol. 1; Letohov V. S. Minogin VG Nyomás lézersugárzás atomokra. M. 1986.
SG Przhibelsky.