光能施加力使物体移动吗?

你打开手电筒的时候怎么不会被甩到后面去?Kerstin Göpfrich从Anna Lombardi博士那里得知的。
10月24日

问题

光子如何能以光速瞬间传播而不产生反方向的力呢?为什么我打开手电筒的时候不会被甩到后面?

回答

Kerstin Geopfrich向剑桥大学的Anna Lombardi博士提出了这个问题……

为了阐明这个问题,我拿出手电筒,前往剑桥纳米光子学中心,在那里我遇到了安娜·隆巴迪博士。

安娜:光可以施加力来移动物体吗?安娜:是的,当然。根据牛顿第二运动定律,力等于物体的质量乘以加速度。但是光很奇怪,它以恒定的速度传播,光速,它从不加速。此外,光是由光子组成的,光子没有任何质量。关键的一点是,虽然光不会加速,也没有质量,但它确实携带动量,而动量作为能量的一种形式,是可以传递的。通过传递它们的动量,光子能够对物体施加一个力。物理学家称之为光力。光的频率越高,它的动量就越大,因此,它能施加的力就越强。这意味着蓝光对你的推动比红光更强。

Kerstin -理论告诉我们,光确实有一点推力,但当我打开手电筒时,我肯定感觉不到它。那么这些理论有什么意义呢?

安娜:虽然光的推力很小,你在日常生活中感觉不到,但我们可以在纳米尺度上在无限小的世界里观察到它。七十年代在贝尔实验室工作的科学家亚瑟·阿什金(Arthur Ashkin)证明,纳米级和微米级的粒子可以被高度聚焦的激光束的辐射压力加速、捕获和操纵。

如今,科学家使用光就像光学镊子一样来操纵从细胞到单个原子的物体

Kirsten -这是否意味着我们只需要一个超级大国的火炬来移动大的东西?

安娜:如果我们不把自己限制在一个简单的火炬作为光源,而是考虑太阳,那么施加的辐射压力足以推动宇宙飞船甚至小行星离开它们的轨道。

克尔斯滕-所以当你计划下一次太空任务时,你最好了解数学。但是马特,我想我们可以把火炬重新打开了。谢谢你的问题,也谢谢安娜的回答。

评论

我们应该说我们把物体移到火星上
它需要以每小时2万英里的速度行驶9个月,才能以1.4亿英里的速度到达火星
只有带着激光的移动物体才有可能实现

任何人都可以用激光切割机上的激光二极管移动物体
尤其是在外太空,它应该被使用
如果你制造出一种与核能相连的激光器而不是电池。当然,你会得到更大的结果。

以两个光源为例,一个比另一个更强,两束光相互照射,更强的光会把较弱的光向后推吗?

相反,光波通过一种叫做“干涉”的过程相互作用。

当两个波相遇时,它们重叠——意思是它们合并——在空间的那个点上,波的相对位移加在一起。

为了说明这一点,让我们设想两个波,A和B,它们的大小都一样,在传播过程中上下摆动,并在某一点相遇。

首先,让我们想象A波在这一点“上升”,B波也在上升。

A加B形成更大的波,其位移等于A + B;所以如果A和B的高度相同,我们在这一点得到的波的高度是A和B的两倍。这里你会看到一个亮点。

现在让我们想象A仍然在上升但是B在下降。这次这两个消掉了,因为A等于B,但是是B的对边,所以在它们相交的地方没有净位移,你会看到一个黑点。

但是,这些观测只涉及到两个波相交的点。在它们以这种方式相互作用之后,波继续沿着原来的方向前进,没有改变。

当你把手电筒直立放在完全黑暗的房间里,打开它,你会看到灰尘颗粒移动,就像它们已经在随机方向移动一样,但几秒钟后它们开始向这个方向移动。

那将来自灯泡产生的热量。

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