Номер 1, страница 138 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

1. Как создается давление света с точки зрения квантовой теории?

1. Как создается давление света с точки зрения квантовой теории?

С точки зрения квантовой теории, свет представляет собой поток дискретных частиц, называемых фотонами или квантами электромагнитного излучения.

Каждый фотон, несмотря на отсутствие массы покоя, обладает энергией $\text{E}$ и импульсом (количеством движения) $\text{p}$. Эти величины связаны между собой:

Энергия фотона: $E = h\nu$, где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота света.

Импульс фотона: $p = \frac{E}{c} = \frac{h\nu}{c} = \frac{h}{\lambda}$, где $\text{c}$ — скорость света в вакууме, а $\lambda$ — длина волны света.

Давление света возникает в результате передачи импульса от фотонов к поверхности, на которую они падают. Этот процесс можно описать, рассмотрев два основных случая взаимодействия фотона с поверхностью:

1. Поглощение. Когда фотон падает на поверхность и полностью поглощается ею, он передает поверхности весь свой импульс. Если фотон падает перпендикулярно поверхности, то переданный импульс равен $p_{погл} = p = \frac{h\nu}{c}$.

2. Отражение. Когда фотон упруго отражается от поверхности (например, зеркальной), его импульс меняет направление на противоположное. Изменение импульса фотона составляет $\Delta p_{фот} = (-p) - (p) = -2p$. Согласно закону сохранения импульса, поверхность получает импульс, равный по модулю и противоположный по направлению изменению импульса фотона. Таким образом, переданный поверхности импульс при зеркальном отражении равен $p_{отр} = 2p = 2\frac{h\nu}{c}$. Это вдвое больше, чем при поглощении.

Световой пучок состоит из огромного количества фотонов. Совокупное действие всех фотонов, непрерывно бомбардирующих поверхность и передающих ей свой импульс, создает постоянную силу, действующую на эту поверхность. Давление света ($\text{P}$) — это и есть отношение этой силы ($\text{F}$) к площади поверхности ($\text{S}$), на которую она действует ($P = F/S$).

Таким образом, давление света — это макроскопическое проявление передачи импульса отдельными фотонами при их взаимодействии с веществом.

Ответ: Давление света, с точки зрения квантовой теории, создается в результате передачи импульса фотонами поверхности, на которую падает свет. Каждый фотон обладает импульсом, и при взаимодействии с поверхностью (поглощении или отражении) он передает ей этот импульс. Суммарный эффект от множества фотонов, бомбардирующих поверхность, проявляется как постоянная сила давления.