Составители:
Рубрика:
Оптический пинцет
48
где c – скорость света в вакууме, а n – единичный вектор, совпадающий с на-
правлением распространения световой волны. В случае, когда v << c, второе
слагаемое в (1) – сила Лоренца, обусловленная магнитным полем, много мень-
ше первого по модулю, и поэтому мы можем считать, что движение зарядов в
веществе возбуждает только электрическое поле. Но при этом мы не можем со-
всем пренебречь
этим малым слагаемым, так как именно оно определяет давле-
ние света на вещество. С учетом (2) выражение для силы Лоренца может быть
записано в виде:
)()(
vEnEnvF
c
q
c
q
л
=××=
(3)
Здесь при преобразовании двойного векторного произведения по формуле
)()()( ABCACBCBA −=××
мы предположили, что, согласно с нашим приближе-
нием, вектор скорости
v направлен по одной прямой с вектором E.
Так как поле световой волны осциллирует, возбуждая, в свою очередь,
вынужденные колебания заряда, то средняя кулоновская сила
〈qE〉, действую-
щая на заряд со стороны электрического поля, и определяемая первым слагае-
мым (1), будет равна нулю, а сила светового давления будет равна среднему по
времени от
F
л
, то есть:
vEnF
c
q
л
=
, (4)
где угловыми скобками обозначено среднее по времени, значительно превы-
шающему период колебаний световой волны. Произведение заряда q и поля
E,
есть сила, действующая на заряд со стороны поля, а произведение силы дейст-
вующей на заряд, на скорость движения заряда есть работа W, совершаемая
полем над зарядом за единицу времени:
dt
dW
q =
vE , (4)
тогда для силы давления света окончательно получаем:
dt
dW
c
л
n
F
=
. (5)
Если взаимодействие волны с зарядом q приводит в среднем к передаче
энергии волны заряду, то работа, совершаемая полем над зарядом в единицу
времени, положительна. Следовательно, направление силы, действующей на
заряд, совпадает с направлением распространения волны. Таким образом, с
точки зрения электромагнитной теории, давление света возникает как средняя
по времени сила
Лоренца, действующая на «раскачиваемые» электрическим
полем заряды. Направление этой силы совпадает с направлением распростране-
ния световой волны, если заряд поглощает энергию.
И наоборот, сила давления света противоположна направлению распро-
странения волны, если заряд излучает энергию (так как в этом случае работа
поля над зарядом будет отрицательной). То есть заряд, излучая свет
, испытыва-
ет отдачу, отбрасывающую его в сторону, противоположную направлению из-
лучения!
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- …
- следующая ›
- последняя »
