lumină de presiune 2
CBETA PRESIUNE, presiunea exercitată asupra luminii de reflexie și corpurile, particule și molecule individuale și atomi absorbind; una dintre acțiunea ponderomotive luminii, legate electromagnetică substanța de transfer de impulsuri câmp. Ipoteza existenței presiunii luminii a fost sugerată pentru prima dată de J. Kepler în secolul al 17-lea pentru a explica cozile de deviere de comete de la soare. Teoria presiunii luminii în cadrul electrodinamicii clasice dat J. K. Maxwell în 1873. Este din cauza presiunii de dispersie a luminii și de absorbție a undelor electromagnetice de particule de materie. În cadrul teoriei cuantice a presiunii luminii - rezultatul corpului de transfer de fotoni impuls.
La incidență normală a luminii pe suprafața unui corp solid de presiune p lumină definită prin formula:
S - densitatea fluxului de energie (intensitatea luminii), R - reflexie a luminii de la suprafață, c - viteza luminii. În condiții obișnuite de presiune ușoară discret. Chiar și într-un fascicul laser puternic (1 W / cm2), presiunea luminii de ordinul 10 -4 g / cm2 de secțiune transversală largă a razei laser poate fi focalizat, iar piesa miligram apoi intensitatea presiunii în focalizarea fasciculului poate reține suspendat.
Experimental, presiunea luminii asupra solidelor a fost investigat mai întâi P. N. Lebedevym în 1899. Principalele dificultăți în lumina detectată de presiune pilot au fost să se aloce pe radiometrice fond și forțele convectiva a căror mărime depinde de presiunea gazului din jurul corpului și în vid presiune scăzută poate depăși cu mai multe ordine de lumină. In experimentele Lebedev într-un evacuat (presiunea de circa 10 -4 mmHg) vas de sticlă pe o fire subțire de argint rocker cu balanța de torsiune fixate pe ele un strat subțire de disc aripi, care au fost iradiate suspendate. Clapele au fost realizate din diferite metale și mică, cu suprafețe opuse identice. iradiind Secvențial o suprafață frontală și o flapsuri spate de diferite grosimi, Lebedev reușește să neutralizeze forțele radiometrice de acțiune reziduală și să obțină un nivel satisfăcător (cu o eroare de ± 20%) au fost de acord cu teoria lui Maxwell. In 1907-1910 Lebedev a investigat gazele de presiune ușoare.
Presiunea luminii joaca un rol important in fenomenele astronomice si atomice. Unda de presiune în stele, împreună cu presiunea gazului asigură stabilitatea lor prin contracararea forțelor gravitației. Acțiunea de presiune ușoară reprezintă o formă de cozi de comete. Când emisia de fotoni apare atomi asa numita eficienta luminoasa si atomii de fotoni impuls pregătit. In medii condensate, ușoară presiune poate cauza curentului de purtători de sarcină (electroni Antrenarea se vedea fotoni). presiune radiație solară de încercarea de a utiliza pentru a crea o varietate de propulsie spațiu - așa-numita vela solara.
Caracteristicile specifice ale presiunii luminii detectate în sistemele diluate la rezonanță nucleară prin difuziunea luminii intense când frecvența laserului egală cu frecvența tranziției atomice. Absorbirea un foton, atom câștigă impuls în direcția razei laser și intră într-o stare excitată. Mai departe, care emite spontan un foton, atom capătă un impuls (eficacitatea luminoasă) într-o direcție arbitrară. În absorbția ulterioară și emisia spontană de fotoni de atomi primește în mod constant impulsuri transmise de-a lungul fasciculului de lumină, ceea ce creează o presiune ușoară.
Forța F a presiunii luminii rezonant la atom este definit ca puls transmis fluxul fotonic cu N densitate pe unitatea de timp este: F = Nћkσ unde ћk = 2πћ / λ - puls foton, σ ≈ λ 2 - absorbție de rezonanță foton secțiune transversală, λ - lungime de undă lumina, k - numărul de undă, ž - Plank constantă. La densități relativ scăzute de radiație presiunea luminii rezonant este direct proporțională cu intensitatea luminii. La densități mai mari, N foton de flux de saturație are loc, iar presiunea luminii de rezonanță de absorbție de saturație (a se vedea efectul de saturație). În acest caz, presiunea luminii creează fotonii emiși spontan atomi cu o frecvență medie γ (inversul duratei de viață a atomilor excitați) într-o direcție aleatoare. forța de presiune Lumina încetează să depindă de intensitatea, așa cum este determinat de rata de descreștere spontană: F≈ћkγ. Pentru valorile tipice ale y ≈ 10 8 s-1 și λ ≈0,6 forță ușoară presiune micron .F≈5 · 10 -3 eV / cm; la presiunea de saturație a luminii de rezonanță poate crea atomi de accelerație până la 10 5 g (g - accelerația gravitațională). Astfel de forțe mari permit să gestioneze selectiv fascicule atomice, prin variația frecvenței luminii și diferiți atomi care influențează frecvențele de absorbție de rezonanță malorazlichayuschimisya. În special, devine posibilă comprimarea distribuției maxwelliana a vitezei, îndepărtarea din fascicul atom de mare viteză. Lumina laser este îndreptată către fasciculul atomic, în timp ce selectarea frecvenței și formei spectrului de emisie, astfel încât presiunea luminii este inhibată rapid atomii cu o deplasare mare a frecvenței de rezonanță (vezi efectul Doppler). fascicul de presiune rezonant poate fi utilizat pentru separarea gazelor prin iradierea containerului cu două compartimente, umplut cu un amestec de două gaze, unul dintre atomii care sunt în rezonanță cu atomii de rezonanță radiații sub influența presiunii luminii va fi transferat într-o celulă îndepărtată.
Unele caracteristici are o presiune ușoară rezonanță asupra atomilor, este plasat într-un câmp intens de undă staționară. Din punct de vedere al undei staționare cuantic format prin ciocnindu fluxurile de fotoni provoaca trepidațiilor atom cauzate de absorbția de fotoni și emisie stimulată. Forța medie care acționează asupra atomului nu este egal cu zero, din cauza eterogenității câmp pe lungime de undă. Din punct de vedere clasic de forță de presiune ușoară se datorează acțiunii unui câmp spațial neomogen pe ele dipol atomice induse. Această forță este minimă la nodurile unde nu a indus momentul dipolar, iar la ventrele, unde gradientul câmpului este zero. Forța maximă de presiune ușoară de ordinul F≈ ± EKD (semne se referă la o fază și mișcare antifază dipolilor cu un moment d în raport cu câmpul cu o intensitate E). Această forță poate fi de până la valori uriașe: d≈ 1 Debye, λ≈0,6 microni și E≈ 10 iunie V / cm vigoare F≈5 ∙ 10 februarie eV / cm. Câmp undă staționară stratifică fascicul atomic care trece prin fasciculul de lumină, ca dipoli, oscilând în fază opusă, deplasează pe traiectorii diferite, cum ar fi atomii din experimentul Stern-Gerlach. Pe atomii care se deplasează de-a lungul razei laser, acționează forțe radiale lumină presiune, datorită neuniformitatea radiale a densității câmpului de lumină. Ca și în picioare și călătoresc val are loc nu numai mișcarea determinată de atomi, ci și difuzarea lor în spațiul de fază, deoarece absorbția și emisia de fotoni - procese aleatoare cuantice. ușoară presiune Rezonanta și pot experimenta cvasiparticulelor în solide: electroni, excitațiilor și colab.
Lit. Lebedev PN Coll. Op. M. 1963; Ashkin A. Presiunea radiației laser // Succesele științelor fizice. 1973. T. 110. Vol. 1; Kazantsev AP presiune ușoară rezonantă // Ibid. 1978. T. 124. Vol. 1; Letohov V. S. Minogin VG radiații laser presiune în atomi. M. 1986.
SG Przhibelsky.