Давление света

световым
давлением.


Историческая справка

показано на
схеме опытов стрелкой. Угол поворота фиксировался
по световому

зайчику, отраженному от зеркальца М ,
а модуль кручения нити определялся по периоду
свободных колебаний подвеса.

Значения светового давления , полученные в опытах,
в пределах погрешностей измерения согласовывались
с расчетами Дж. Максвелла.

Прибор Лебедева состоит из легкого стержня на
кварцевой нити . По краям стержня прикреплены легкие
«крылышки» 1 и 2. Вся система находится в вакууме.

Давление света с волновой точки зрения

с помощью которого можно измерить горизонтальную составляющую силы, действующей со

стороны направленного пучка света, показана на рисунке.

На рисунке показана схема эксперимента с лазером мощностью 250

МВт. Прозрачная стеклянная сфера диаметром 20 мкм висит в воздухе над стеклянной пластиной на высоте около 1 см над её поверхностью. Хотя частица очень мала и еле различима невооруженным глазом, в опыте она легко обнаруживается по яркому сиянию из-за рассеяния на ней света лазера.

Лазерное излучение можно сфокусировать в область
с площадью поперечного сечения с радиусом порядка
длины волны генерации . Давление в фокусе мощного
лазерного излучения может достигать сотен атмосфер.

Давление лазерного излучения

светового давления используются механотроны, которые представляют собой электровакуумный прибор с

механически управляемыми электродами. При воздействии внешнего механического сигнала в механотроне происходит перемещение одного или нескольких подвижных электродов, что вызывает соответствующее изменение анодного тока.

Механотроны обычно применяют для измерения больших уровней мощности
и энергии импульсов лазерного излучения, например непрерывного излучения мощных СО 2 -лазеров и импульсного на стекле с неодимом

Современные устройства позволяют измерять мощность лазерного излучения, начиная с мощности от единиц милливатт .

Механотроны

Световое давление лазерного излучения достигает значительной величины , и частицы диаметром от 0,1 до 100 мкм в лазерном луче могут получать ускорение, в десятки тысяч раз превышающее ускорение свободного падения.

Давление лазерного излучения может использоваться для решения многих
актуальных задач атомной физики, например для ускорения в высоком вакууме
малых частиц до очень больших скоростей, разделения газов разной массы.

Датчики давления

изготавливаемые по технологии микро-электро-механических систем (МЭМС) на кремниевой подложке.
Микроэлектронный датчик

давления лазерного излучения

Датчик имеет тонкую кремниевую мембрану, герметично закрывающую расположенную под ней полость, и четыре сформированных на ее поверхности пьезорезистора , сопротивление которых зависит от давления и температуры.

Любое отклонение внешнего давления от давления внутри полости вызывает деформацию мембраны и изменение сопротивления пьезорезисторов, которые соединяются по мостовой схеме. Усилители, сформированные на общей с датчиком кремниевой подложке, формируют выходной сигнал.

Момент силы кручения

, где
постоянная кручения нити , - угол
поворота крестовины, измеряемый по отклонению светового
зайчика, отраженного от зеркальца М. На крестовине закреплены
два кружка из платиновой фольги, один из них зачернен, другой
оставлен блестящим с коэффициентом отражения света R=0,5.
Диаметр кружков d=5 мм, Расстояние от центра кружков до оси
вращения . Какое давление оказывает свет от дуговой лампы, если
при освещении блестящего кружка отклонение зайчика от зеркальца М равно
x=76 мм по шкале, удаленной на расстояние L=1200 мм.