Áp lực ánh sáng

Ánh sáng gây áp lực vật lý lên các vật thể trên đường đi của nó, một hiện tượng có thể được suy ra bằng phương trình Maxwell, nhưng có thể dễ dàng giải thích hơn bằng bản chất hạt của ánh sáng: các photon va chạm và truyền động lượng của chúng. Áp suất ánh sáng bằng công suất của chùm sáng chia cho c, tốc độ ánh sáng. Do độ lớn của c nên tác dụng của áp suất ánh sáng đối với các vật hàng ngày là không đáng kể. Ví dụ, một con trỏ laser một miliwatt tác dụng một lực khoảng 3,3 piconewtons lên vật thể được chiếu sáng; do đó, người ta có thể nâng một xu Mỹ bằng con trỏ laser, nhưng làm như vậy sẽ cần khoảng 30 tỷ con trỏ laser 1 mW. Tuy nhiên, trong các ứng dụng quy mô nanomet như hệ thống cơ điện tử nano (NEMS), ảnh hưởng của áp suất ánh sáng là đáng kể hơn và việc khai thác áp suất ánh sáng để điều khiển các cơ chế NEMS và lật công tắc vật lý quy mô nanomet trong các mạch tích hợp là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực. Ở quy mô lớn hơn, áp suất ánh sáng có thể khiến các tiểu hành tinh quay nhanh hơn, tác động lên các hình dạng bất thường của chúng như trên các cánh của cối xay gió. Khả năng tạo ra các cánh buồm mặt trời có thể tăng tốc các tàu vũ trụ trong không gian cũng đang được điều tra.

Mặc dù chuyển động của máy đo bức xạ Crookes ban đầu được cho là do áp suất ánh sáng, cách giải thích này không chính xác; sự quay Crookes đặc trưng là kết quả của chân không một phần. Điều này không nên nhầm lẫn với máy đo bức xạ Nichols, trong đó chuyển động (nhẹ) do mô-men xoắn gây ra (mặc dù không đủ để quay hoàn toàn chống lại ma sát) trực tiếp gây ra bởi áp suất ánh sáng. Như một hệ quả của áp suất ánh sáng, Einstein vào năm 1909 đã tiên đoán sự tồn tại của “ma sát bức xạ” sẽ chống lại sự chuyển động của vật chất. Ông viết, “bức xạ sẽ tạo áp lực lên cả hai mặt của tấm. Lực của áp suất tác dụng lên hai mặt là bằng nhau nếu tấm ở trạng thái nghỉ. Tuy nhiên, nếu nó đang chuyển động, nhiều bức xạ hơn sẽ được phản xạ trên bề mặt đó. ở phía trước trong quá trình chuyển động (bề mặt phía trước) hơn so với bề mặt phía sau. Do đó, lực tác dụng ngược của áp suất tác dụng lên bề mặt phía trước lớn hơn lực tác dụng lên mặt sau. Do đó, do kết quả của hai lực, vẫn còn một lực chống lại chuyển động của tấm và lực đó tăng lên theo vận tốc của tấm. Chúng tôi gọi ngắn gọn là ‘ma sát bức xạ’. “

Thông thường động lượng ánh sáng phù hợp với hướng chuyển động của nó. Tuy nhiên, ví dụ trong sóng phát ra xung lượng ngang với hướng lan truyền