Давление излучения

Максвеллом теоретически было показано, что э/м волны, отражаясь или поглощаясь в телах, на которые они падают, оказывают на них давление. Например, для плоской волны в поле проводимостью l возбуждается ток j = lE => на ед. объема действует сила

f = 1/c*[jB] = l/c*[EB], направленная в сторону распространения волны. Если проводимости нет, давления нет.

Рассмотрим волну, падающую на идеально проводящую границу металла. (Здесь и далее E и H берутся с усреднением по времени.) Направление меняется на противоположное => E_r = -E, H_r = H, в среде 2H. Появляется ток i || E. По т. о циркуляции

2H = 4pi i/c, i=cH/2pi, давление P = 1/c*iH_внеш = 1/2pi*H^2 с усреднением по времени.

Также E=H => P =1/2pi*EH = 1/4pi * (E^2+H^2) = 2w, w - ср. плотность эм энергии падающей волны.

В случае наклонного падения волны появится разрыв не только танг. составляющей H, но и норм. сост. E, на поверхности возникнут заряды. Давление в этом случае имеет двойное происхождение.

Опыты Лебедева

Лебедев впервые доказал экспериментально существование светового давления на твердые тела и газы

Электромагнитный импульс

Возьмем цилиндрический кусок волны с высотой h = c. Он упадет на металл за секунду. Металл приобретет импульс

I_вещ = P = 1/2pi [EH]. Но закон сохранения импульса! => электромагнитный импульс I_эл = -1/2 I_вещ = 1/4pi [EH]. Разделив на площадь, получим импульс на единицу объема, т.е. среднюю плотность э/м импульса

g_эл = 1/(4pi c)*[EH] = 1/c^2*S, S - вектор Пойнтинга.

Комментарии