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动量和辐射压力
33.11
电磁波在空间传播时携带动量。相应的动量密度可通过坡印廷矢量的大小和光速来表示。
通过代入在短时间内通过某一面积的波所占据的体积,可得到单位面积上的动量流率。
通过将坡印廷矢量的平均值替换为光强,可得到单位面积上的平均动量传递速率。
由于动量的传递,电磁波会对表面施加压力,这种压力被称为辐射压。
现在,动量的平均变化率等于平均力,而单位面积上的力即为辐射压强。
因此,辐射压与波的强度成正比。
如果表面完全吸收电磁波,则相应的动量也会完全传递给该表面。
对于完全反射的表面,动量变化将是两倍,因此辐射压强也会加倍。
吸收电磁波的物体会受到电磁波传播方向的力。 这种力的产生是因为电磁波包含并传输动量。 该力解释了波施加在物体上的辐射压力。 1903 年,尼科尔斯和赫尔通过使用扭力天平精确测量辐射压力证实了麦克斯韦的预测。 该测量仪器的镜子悬挂在玻璃容器内的光纤上。 尼科尔斯和赫尔将光线照射在其中一面镜子上,发现镜…