Номер 3, страница 57, часть 2 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

3. Как объясняется наличие светового давления с квантовой точки зрения?

С квантовой точки зрения свет представляет собой поток дискретных частиц — фотонов. Несмотря на то, что фотоны не имеют массы покоя, каждая из этих частиц обладает энергией $\text{E}$ и, что является ключевым для объяснения светового давления, импульсом $\text{p}$.

Импульс фотона связан с его энергией соотношением $p = E/c$, где $\text{c}$ — скорость света в вакууме. Используя формулу Планка для энергии фотона $E = h\nu$ (где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота света), можно выразить импульс фотона через его волновые характеристики: $p = h\nu/c = h/\lambda$, где $\lambda$ — длина волны.

Когда свет падает на поверхность какого-либо тела, фотоны взаимодействуют с этой поверхностью — они могут поглощаться или отражаться. В любом из этих процессов происходит передача импульса от фотонов к телу. Согласно второму закону Ньютона, сила, действующая на тело, равна скорости изменения его импульса. Поток множества фотонов, непрерывно сталкивающихся с поверхностью, передает ей свой импульс, что и создает постоянную силу, действующую на эту поверхность. Эта сила, отнесенная к единице площади, и представляет собой световое давление.

Величина передаваемого импульса и, следовательно, давление, зависят от характера взаимодействия:

• При полном поглощении фотон прекращает свое существование, и поверхность получает весь его импульс, равный $\text{p}$.
• При зеркальном отражении импульс фотона меняет свое направление на противоположное. По закону сохранения импульса, поверхность получает импульс, равный изменению импульса фотона, то есть $2p$. Следовательно, давление света на идеально отражающую (зеркальную) поверхность в два раза больше, чем на полностью поглощающую (черную) при той же интенсивности падающего света.

Таким образом, световое давление — это макроскопическое проявление того факта, что отдельные кванты света (фотоны) обладают импульсом и передают его телам, с которыми взаимодействуют.

Ответ: С квантовой точки зрения световое давление объясняется тем, что свет является потоком частиц-фотонов, каждая из которых обладает импульсом ($p=h/\lambda$). При взаимодействии с поверхностью (поглощении или отражении) фотоны передают ей свой импульс. Суммарное воздействие огромного числа фотонов создает результирующую силу, которая и является силой светового давления.