Номер 2, страница 194 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какая сила является причиной возникновения давления света с точки зрения волновой теории света?

2. Решение

Согласно волновой теории, свет — это электромагнитная волна, то есть система перпендикулярных друг другу и направлению распространения, синхронно колеблющихся электрического ($\vec{E}$) и магнитного ($\vec{B}$) полей.

Когда такая волна падает на поверхность какого-либо тела, она взаимодействует с заряженными частицами (электронами и атомными ядрами), из которых состоит это тело.

1. Электрическое поле волны с напряженностью $\vec{E}$ действует на заряды $\text{q}$ с силой $\vec{F}_E = q\vec{E}$. Под действием этой силы заряженные частицы приходят в колебательное движение с частотой световой волны.

2. Поскольку заряды теперь движутся со скоростью $\vec{v}$, на них начинает действовать магнитное поле волны с индукцией $\vec{B}$. Эта сила является магнитной составляющей силы Лоренца: $\vec{F}_B = q(\vec{v} \times \vec{B})$.

Направление скорости $\vec{v}$ колеблющихся зарядов совпадает с направлением колебаний вектора $\vec{E}$. Векторы $\vec{E}$ и $\vec{B}$ перпендикулярны друг другу. Согласно правилу векторного произведения, сила $\vec{F}_B$ всегда направлена в сторону распространения световой волны, то есть "вдавливает" волну в поверхность.

Хотя электрическая сила $\vec{F}_E$ в среднем за период равна нулю (так как поле постоянно меняет направление), магнитная сила $\vec{F}_B$ имеет постоянную, не равную нулю составляющую. Это происходит потому, что при смене направления векторов $\vec{E}$ и $\vec{B}$ на противоположные (в следующем полупериоде), направление скорости $\vec{v}$ также меняется, и в результате векторное произведение $(\vec{v} \times \vec{B})$ сохраняет свое направление.

Таким образом, результирующее действие волны на поверхность сводится к некоторой постоянной силе, направленной по нормали к поверхности, которая и создает давление света. Основополагающей силой, вызывающей это явление, является сила Лоренца.

Ответ: Причиной возникновения давления света с точки зрения волновой теории является сила Лоренца, действующая на заряженные частицы вещества со стороны электромагнитного поля световой волны.