Ответьте на вопросы, страница 191 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Можно ли утверждать, что сила Лоренца является силой давления света?

Решение

Нет, утверждать, что сила Лоренца является силой давления света, некорректно. Это разные, хотя и тесно связанные, физические понятия. Чтобы разобраться, почему их нельзя отождествлять, необходимо рассмотреть определение каждого из них и их взаимосвязь.

Сила Лоренца — это фундаментальная сила, с которой электромагнитное поле действует на отдельную точечную заряженную частицу. Она описывается формулой:
$ \vec{F}_Л = q\vec{E} + q[\vec{v} \times \vec{B}] $
Здесь $\text{q}$ — заряд частицы, $ \vec{v} $ — её скорость, $ \vec{E} $ — напряженность электрического поля, а $ \vec{B} $ — индукция магнитного поля. Ключевой момент в том, что это сила, действующая на микроскопическом уровне на один заряд.

Сила давления света — это макроскопическая сила, которую электромагнитное излучение (свет) оказывает на вещество в целом (например, на зеркальную поверхность или поглощающую пластину). Эта сила возникает из-за передачи импульса от фотонов (в квантовой теории) или от электромагнитной волны (в классической теории) веществу.

Связь между этими понятиями раскрывается в классической электродинамике, которая объясняет возникновение светового давления через механизм действия силы Лоренца:
1. Свет, как электромагнитная волна, имеет электрическую ($ \vec{E} $) и магнитную ($ \vec{B} $) компоненты.
2. Электрическая компонента волны $ \vec{E} $ воздействует на заряды в веществе (например, на электроны в металле) и заставляет их совершать вынужденные колебания. Таким образом, заряды приобретают некоторую скорость $ \vec{v} $.
3. На эти уже движущиеся заряды действует магнитная компонента той же световой волны $ \vec{B} $. Согласно формуле Лоренца, возникает магнитная сила $ \vec{F}_м = q[\vec{v} \times \vec{B}] $.
4. Векторы $ \vec{E} $, $ \vec{B} $ и направление распространения волны взаимно перпендикулярны. Анализ направлений векторов показывает, что усредненная по времени сила $ \langle\vec{F}_м\rangle $ направлена в сторону распространения света. Именно эта суммарная сила, действующая на все заряды в веществе, и является макроскопической силой светового давления.

Таким образом, сила Лоренца — это микроскопический механизм, лежащий в основе явления светового давления. А сила давления света — это макроскопическое проявление этого механизма. Сравнивать их — это как сравнивать силу удара отдельной молекулы газа о стенку сосуда и давление газа в целом. Давление создается этими силами, но не является одной из них.

Ответ: Нет, утверждать, что сила Лоренца является силой давления света, нельзя. Сила Лоренца — это фундаментальная сила, действующая на отдельную заряженную частицу в электромагнитном поле. Сила давления света — это макроскопическое явление, которое является результатом совокупного действия сил Лоренца на множество заряженных частиц в веществе под действием электромагнитной волны света.