Шкала электромагнитных волн
Мы уже говорили о гипотезе Максвелла относительно электромагнитной природы света. Важную роль в признании справедливости этой гипотезы сыграли опыты Лебедева. Лебедев впервые эспериментально обнаружил и измерил давление света на твердые тела (1900) и газы (1907-1910), показав, что оно согласуется с формулой (3.13) теории Максвелла для электромагнитных волн.
Прибор Лебедева представлял собой весьма чувствительные крутильные весы, подвижная система которых состояла из легкого каркаса с укрепленными на нем тонкими кружками («крылышками»), расположенными симметрично относительно оси подвеса. Одна из конструкций подвижной системы показана на рис.3.6. Некоторые крылышки были зачернены, а поверхность других была зеркальной. Вся эта система подвешивалась на тонкой упругой нити (рис.3.6) внутри закрытого стеклянного баллона, воздух из которого был откачан. Крылышки освещались светом от вольтовой дуги, направляемым на них с помощью специальной системы линз и зеркал. Световое давление на крылышки определялось по углу закручивания нити подвеса, регистрировавшемуся с помощью зеркального отсчета.
Давление света столь мало, что для его надежного измерения необходимо было исключить влияние на крылышки всех других факторов. Влияние конвекционных токов воздуха было исключено Лебедевым путем создания в баллоне достаточно глубокого вакуума. Однако и в этом случае оставался неустраненным так называемый радиометрический эффект. Причина его состоит в том, что зачерненное крылышко нагревается в результате поглощения падающего на него света, причем температуры освещенной и неосвещенной (задней) поверхностей крылышка не одинаковы. Это различие связано с передачей энергии внутри крылышка путем теплопроводности и зависит от толщины и материала крылышек. Молекулы разреженного воздуха в баллоне, ударяясь о поверхности крылышек и отражаясь в них, создают давление на крылышко. При ударе о более нагретую светом переднюю поверхность крылышка молекулы увеличивают свою энергию и отскакивают с большими скоростями, чем молекулы, отражающиеся от задней поверхности. Поэтому молекулы воздуха создают результирующее давление на зачерненную поверхность крылышка, складывающееся с давлением света.
|
|
|
Радиометрический эффект может привести к тому, что в опыте давление на зачерненное крылышко окажется больше давления на зеркальное крылышко тех же размеров. Лебедев исключил влияние радиометрического эффекта, использовав в своих опытах очень тонкие крылышки различной толщины от 0,01 до 0,1мм. Давление света на зеркальное крылышко ( с коэффициентом отражения R=1) оказалось вдвое большим, чем давление на зачерненное крылышко (R=0), что соответствует теоретической формуле Максвелла (3.13).
|
|
|
На рис.3.7 изображена упрощенная схема установки Лебедева для измерения давления света на газы. Свет, проходящий сквозь стеклянную стенку А, действует на газ, заключенный в цилиндрическом канале В. Под влиянием света газ перетекает из канала В в сообщающийся с ним канал С. В канале С находится легкий подвижный поршень D,подвешенный на тонкой упругой нити Е, перпендикулярной плоскости чертежа. Угол закручивания нити, измеряемый с помощью зеркального отсчета, пропорционален световому давлению на газ.
Опыты Лебедева завоевали ему мировую известность и вошли в историю физики как классический пример тончайшего физического эксперимента (Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики (в трех томах): учебное пособие. М.: Высшая школа,1979.-Т.3: Волновые процессы. Оптика. Атомная и ядерная физика.-С.68-69).
Упражнение 18. Сверьте написанный Вами реферат с предлагаемым ниже.
. Опыты Лебедева. Шкала электромагнитных волн
Текст статьи содержит 1 страницу, 1 рисунок, 1 источник, 1 формулу.
Свет, электромагнитные волны, радиометрический эффект, установка Лебедева (прибор Лебедева)
|
|
|
В данной статье объектом рассмотрения является процесс воздействия света на твердые тела.
Цель работы – изучение этого процесса.
В опытах Лебедева осуществляется анализ особенностей давления света на твердые тела. Выяснено, что свет, проходящий через стеклянную стенку, действует на газ, заключенный в цилиндрическом канале. Установлено, что газ, перетекая из одного канала в другой, воздействует на подвешенный поршень. В результате получено описание процесса физического воздействия света на молекулы газа.
Полученные результаты признаны в физике как классический пример тончайшего физического эксперимента.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 97; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!