光压

[guāng yā]

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光照射到物体上对物体表面产生的压力

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光压（light pressure）是指光照射到物体上对物体表面产生的压力。远在1748年欧拉即已指出光压的存在，并在1901年由俄国物理学家列别捷夫首次测量出来。人们可以从光的电磁理论或光的量子理论推算出光压的大小。^[1-2]

中文名: 光压
外文名: light pressure

简单定义: 光照射到物体上产生的压力
公式: p=S/c

经典理论诠释

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光压

早在17世纪初，天文学家开普勒就曾用太阳光的压力解释彗星的尾巴为什么背着太阳。到19世纪中叶，麦克斯韦由电磁理论算出：光正入射到黑体（完全吸收光的物体）上所产生的压强为：

p=S/c

式中S为光的坡印廷矢量的值，c为光速。由此得出，太阳光正入射到地面黑体上的光压为p=5×10－6牛/米2。要观察光压，一般是观察光对悬挂在真空中薄片的压力。但容器中的残存气体分子在光照的薄片表面处热能较大，也会对薄片有一压力，这种效应称辐射计效应。1901年，P.列别捷夫成功地消除了辐射计效应，用实验证明了光压的存在，他测出太阳光压的值与麦克斯韦的计算结果符合。^[1-2]

光照射在物体上，把动量传递给物体，表现为光压。这个光压的大小与光的动量密度、表面的反射系数以及入射角有关。当光垂直照射于完全吸收的物体上，表面所受光压强即等于p。当光垂直照射于一个完全反射面时，光压等于2p。也可从光子具有动量出发得到相同的结果。^[2]由此得出，(2-ε)J=p·c，其中ε为表面辐入系数,J为黑体辐入度，p为光压强（矢量），c为光速（矢量）。该公式由黑体辐射、冲量定理及狭义相对论得出。

量子解释

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光压

光压是射在物体上的光所产生的压强，也称为辐射压强（辐射压）。麦克斯韦依据经典电磁理论首先指出了光压的存在。由于光具有波粒二象性，光量子（光子）概念提出后，光的粒子性可以用来解释光压现象。光压是光子把其的动量传给物体的结果。由于光的粒子性，根据动量定理，光子具有动量hν/c，会对物体产生一定的压力。入射到物体表面后被吸收或者反射。大量光子长时间的作用就会形成一个稳定的压力。事实上由于光压的作用，光子会将部分的能量以动量的形式传递给物体，使物体的动能发生变化，而剩余的能量除一部分被转化成热能外，其余的则以反射光的形式辐射。