- Постановка опыта Лебедева. Давление света.

kalser.ru Опыты по физике Постановка опыта Лебедева. Давление света.
17.03.2012 04:07

Постановка опыта Лебедева. Давление света.

lebed06В рамках конференции школьников "Человек и космос", посвященной Дню космонавтики, интересно взглянуть не только на самодельный гелиорегистратор, но и на другие любопытные физические опыты. Сегодня мы расскажем вам о постановке знаменитого опыта Петра Николаевича Лебедева по обнаружению давления света на практике. Теории и практического осуществления эксперимента тех лет мы касаться не станем (предоставляем это право читателю), а сразу перейдем к делу.

Итак, что же необходимо, чтобы попытаться повторить опыт Лебедева? Правильно, нужен вакуум. Причем вакуум с достаточно хорошими показателями. Чтобы достичь подобных характеристик, мы отправились в лабораторию, оснащенную вакуумной установкой. В колпаке вакуумной установки мы достигли, так называемого, высокого вакуума порядка 10-5 Торр (1011 молекул на 1 см³). Стоит отметить, что высокий вакуум достигается насосом вакуумной устнановки за немалые 1 -1.5 часа. Нам пришлось подождать, но чего только не сделаешь ради науки.

Нужный вакуум достигнут. Однако, прежде чем достигать вакуума, внутрь колпака мы поместили главного свидетеля эксперимента - качель из фольги, подвешенную на тонкий волос. Для натяжения волоса применялась в меру тяжелая монета.

Каким образом мы хотели регистрировать влияние светового давления? Конечно же, измерять ничего не планировалось, в планах была визуальная регистрация, проще говоря, мы рассчитывали увидеть качание лопастей нашей качели под действием света.

Колпак вакуумной установки имеет два смотровых иллюминатора. Через двойное стекло одного из таких окошек мы направляли световой пучок прямиком на одну из сторон качели в вакууме. В качестве источника света использовалась лампа накаливания мощностью 100 Вт, при этом свет от нее еще и фокусировался собирающей линзой. Мы рассчитывали на ощутимый эффект в вакууме и он у нас был, но об этом чуть позже.

lebed05

Схема повторения эксперимента Лебедева по обнаружению давления света. Свет от лампы накаливания через стекло попадает внутрь вакуумнуой установки на приемник (качель из фольги)

Через некторое время после начала эксперимента и нагнетания вакуума, нас ждало небольшое разочарование, вернее просто громкий звук. Что это? У нас упала монета-груз и волос перестал быть под натяжением. Как-то повлиять на эту неудачу не было никакой возможности и эксперимент продолжился без натяжения волоса.

lebed04

Вид на качель внутри вакуумной установки через второе окошко колпака

К слову о мощности лампы. Пока достигался высокий вакуум, мы не сидели без дела и начали светить на качель при вакууме 10-3 Торр (1013 молекул на 1 см³). Качель то послушно поворачивалась от светового потока, то возвращалась обратно, не реагируя на свет. Что это? Неужели уже эффект давления света? Не стоит радоваться, ведь в колпаке остается еще немало молекул воздуха, конвективные потоки которых создает тепло лампы, отчего качель совершает колебания.

lebed03

Лампа накаливания - источник фотонов, бомбардирующих одно из крылышек качели внутри вакуумной установки

После установления высокого вакуума стали заметны небольшие качания лопастей качели:

Мы старались светить поочередно на каждое из крылышек, для того, чтобы эффект был заметнее.

Для разнообразия мы делали попытки сдвинуть крылышко качели монохромным источником света, но видимых качаний обнаружено не было.

lebed02

Воздействие на качель в вакууме светом, прошедшим через монохромный фильтр

lebed01

Воздействие  световым потоком на качель из фольги в высоком вакууме

Комментарии  

 
0 # петр 19.06.2014 16:38
Чтобы усилить эффект необходимо одно из сторон качель покрыть черной краской.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
0 # kalser 19.06.2014 17:50
Петр, спасибо за мнение. Интересно было бы попробовать с черными лопастями...

По теории черный цвет можно оспорить. По закону сохранения импульса отразить, а не поглотить фотон выгоднее (упругий/неупру гий удары).

Пример: кинуть теннисный мяч в твердую лопасть или лопасть из мягкого поролона. Поролоновая лопасть получит меньший импульс - сдвинется меньше твердой.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
0 # петр 22.07.2014 16:55
Мой взгляд: для того чтобы переместить необходимо затратить энергию, если сделать поверхность зеркальной, то луч сохранит свою энергию, а значит и не затратит энергию на перемещения.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
+2 # Karlson 21.10.2014 20:57
Энергия, получаемая чёрной поверхностью действительно будет больше, но большая часть этой энергии пойдёт на нагрев. Таким образом чёрная поверхность будет получать больше энергии и сильнее нагреваться, но получаемый ей импульс, а значит и скорость, будет меньше, чем у зеркальной поверхности.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
+1 # Guest 13.10.2014 21:02
Kalser prav, na beliy cvet davlenie bolshe chen na cherniy
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 

(новое окно)

Как ввести формулу
Работает только для формы "Добавить комментарий" к материалу:
будет [img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?t^2[/img]

YouTube-канал НИЯУ МИФИ >> YouTube-канал kalser.ru >>

Marvin and Milo Marvin and Milo
physics.org/marvinandmilo >>