为什么光速是30万公里每秒(光速每秒30万公里动能从何而来)
导语:为什么每秒30万公里的光速,照在人身上却感觉不到疼?
众所周知,物体速度越快冲力就越大。那么光的速度每秒能达30万公里,它照到人的身上,为什么感觉不到疼呢?
光压是如何发现的?其实光也是有压力的。早在1748年的时候,瑞典物理学家欧拉就已经指出光压的存在。
欧拉
也就是当光入射到物体表面时,会对物体施加压力,这部分压力就是光压。
并且在1901年,俄国物理学家列别捷夫还真的用实验证实了这个猜想。
列别捷夫
实验内容也很简单:就是在真空环境下,用光照射一黑一白两个薄片,薄片因为光压差的存在会产生移动。
列别捷夫的实验图示
之后还有人复制了这个实验:即在一个内部真空的长颈圆底烧瓶中,用一根超细纤维悬挂了一小块铝箔,然后用灯光去照射叶片。当灯光左右移动时,铝箔片也会随着一起摆动。这就是因为光在照射到铝箔片的表面时,会对它产生相应的压力。
而在科学家的努力下,光压的大小甚至也被计算出来了,大概是5×10-6N/㎡。可以说还没有一只蚂蚁重。
这么小的压强在照射到人体时,仅感觉到它就不太可能,所以就更不会有疼的体验了。这也就合理解释了为什么光速那么快,照到人身上却不疼。
那么光压具体有什么用呢?1986年,美国科学家阿瑟·阿什金制成了世界上第一台用激光来实现粒子操控的装置,也就是光镊子。它利用的就是光的辐射压力会对微小物体施加力的原理。
光镊子
对于一束激光来说,它的光强度总是会从中心向边缘逐渐减弱。因此,当激光照射到物体表面时,产生的辐射压也会发生变化,从而将微观粒子推向光束的中间。如果用高强度透镜使激光聚焦,那么这些粒子就会被吸向光强度最大的中心位置。于是,通过对激光的控制,就可实现对微观粒子的移动。
用光镊子移动微观粒子
光压风车是什么原理?最后在日常生活里,还有一种光压风车的实验。当用光去靠近灯泡内的纸片时,黑白分布的纸片风车,会像有力量在推动一样慢慢转动起来,那么它也是光压在起作用吗?
光压风车
虽然从表面上来看,确实是光引起了纸片的转动。但仔细观察会发现,这些纸片一面黑一面白,而转动方向则是由黑向白。
黑白两面叶片
但光在照射到黑白不同面时,由于黑色吸光 白色反光,白色产生的推力应该更大。其移动方向也应该是白色推着黑色走,实验中却是完全相反。
叶片旋转原理
这是因为灯泡内并不是完全真空,还留有少量空气。并且黑色除了吸光还会吸收热量,黑色面吸热后热量升高,带动周围空气受热于是压强增大产生气压差,这才推动了纸片运动。
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