Составители:
Рубрика:
Оптический пинцет
50
световой волной импульс также будет распределен в пространстве. Поэтому
можно ввести понятие объемной плотности импульса электромагнитного излу-
чения, характеризующей количество импульса в единице объема
2
c
c
w S
ng ==
. (9)
Таким образом, вектор Пойнтинга дает нам не только поток энергии, но, после
деления на
c
2
, и плотность импульса. Заметим, что формула (9) является част-
ным случаем важной теоремы механики, которая гласит, что каков бы ни был
поток энергии (энергия поля, или какой-либо другой сорт энергии), произведе-
ние ее количества, прошедшего через единицу площади в единицу времени, на
1/
с
2
равно импульсу в единице объема пространства.
Все сказанное выше находится в рамках классической теории света. С
точки зрения квантовой теории, свет ведет себя как частица – фотон, энергия
которого прямо пропорциональна частоте
ν
:
ω
ν
h
=
=
h
W
, (10)
где
ω
= 2πν. Согласно (7), импульс фотона
knnp h
h
===
cc
W
ω
, (11)
где
k – волновой вектор. То есть импульс световой волны, вычисленный нами
исходя из классических представлений о природе света, находится в точном со-
ответствии с квантовомеханическим представлением об импульсе фотона.
Используя представление об импульсе электромагнитного поля, можно
сравнительно легко найти силу светового давления в случае, когда падающий
свет не полностью поглощается телом, но также
частично отражается им или
рассеивается. Согласно закону сохранения импульса, при излучении света тело
будет получать импульс отдачи, равный по величине и противоположный по
направлению импульсу излученной световой волны. В общем случае при ис-
пускании, отражении, рассеянии и поглощении света телом, импульс, сообщае-
мый телу световой волной, будет равен
векторной разности полных импульсов
поглощенного и излученного (отраженного, рассеянного) света. По этой причи-
не, например, при нормальном падении на идеально отражающую поверхность,
световая волна сообщает ей импульс, в два раза больший, чем импульс, сооб-
щаемый той же волной поверхности, которая полностью поглощает свет.
Свет с круговой или эллиптической поляризацией обладает интересным
свойством – наряду с энергией и импульсом, он переносит еще и момент им-
пульса. Чтобы пояснить это утверждение, предположим, что поляризованный
по кругу свет падает на атом, который представляет собой гармонический ос-
циллятор, способный колебаться в любом направлении. Тогда смещение элек-
трона по оси
х будет определяться E
x
компонентой вектора электрического по-
ля, а смещение по
y – отстающей от нее на 90° по фазе компонентой E
y
. В ре-
зультате электрон будет вращаться по окружности с угловой скоростью
ω
, рав-
ной частоте колебаний световой волны.
Направление вектора смещения электрона из положения равновесия, за-
висит от восприимчивости осциллятора к действующей на него силе и не обяза-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 49
- 50
- 51
- 52
- 53
- …
- следующая ›
- последняя »
