лек натиск
Знаем, че светлината се абсорбира от материята и й предава своята енергия. Но има ли светлинният поток механичен ефект върху тялото? Дори в древността многократно се правят предположения за съществуването на светлинно налягане. През 1604 г. немският астроном Кеплер обяснява формата на опашката на кометата с влиянието на светлинното налягане. Само 250 години по-късно обаче английският физик Максуел успява теоретично да докаже съществуването на светлинно налягане. Той изчислява светлинното налягане от теорията на електромагнитното поле. Според изчисленията на Максуел се оказа, че ако светлинната енергияE,спадне и се погълне напълно от единица площ за 1 s, тогава светлинното наляганеqе равно наE/c. При пълно отразяване на светлината налягането ще бъде два пъти по-голямо:2E/c.
Ако си представим светлината, падаща върху някаква отразяваща повърхност като поток от фотонни частици, тогава фотоните могат да се разглеждат като обикновени топки. Когато фотон пада перпендикулярно на идеална отразяваща повърхност, неговият вектор на импулса обръща посоката си. Общата промяна Dr на този вектор е равна на2p.Количеството Dr е налягането върху повърхността, върху чиято единица площ попада един фотон всяка секунда.
Нека сравним получения резултат с формулата на Максуел. По тази формула
ако на повърхността за секунда падне един фотон с енергия Eph. От предишната формула следва: Eph =pc,къдетоr —е количеството на движение на фотона. Но импулсът на една частица е равен на нейната маса, умножена по нейната скорост. Скоростта на фотона е скоростта на светлината. От това можем да заключим:Eph=tfs 2 .Ако обобщим това заключение, тогава енергията на всяка частица с масаmе равна наE=mc 2!
Върху 1 m 2 повърхност в слънчево обяд светлинните лъчи действат със силаоколо 0,00039 N. Това е малка сила и следователно не можеше да бъде измерена експериментално дълго време. Учените започват да се съмняват в резултатите, получени от Максуел. Важно беше да ги потвърдим с експерименти.
Съществуването на светлинно налягане е установено за първи път от българския физик П. Н. Лебедев през 1899 г. На тънка нишка той окачи чифт черни и чифт лъскави огледални крила (фиг. 28).
Цялото устройство беше поставено във вакуум. Светлината беше почти напълно отразена от огледалната повърхност на крилото и нейният натиск върху това крило беше два пъти по-голям, отколкото върху почерненото. Благодарение на това устройството се обърна и по ъгъла на въртене беше възможно да се определи силата, действаща върху крилата, а оттам и натиска на светлината.
На пръв поглед изживяването изглежда просто. Това впечатление обаче е измамно. „Цял живот се борих с Максуел, не разпознавайки лекия му натиск, а опитите на Лебедев ме накараха да се откажа“, каза английският физик Томсън, запознавайки се с опитите на българския учен.
Алберт Айнщайн (1879-1955)
През 1907-1916г. е създадена общата теория на относителността, която съчетава съвременната теория за пространството и времето с теорията за гравитацията. Освен това Айнщайн дава обяснение на законите на фотоелектричния ефект, развива теорията за Брауновото движение, провежда важни изследвания в областта на квантовата теория на светлината и развива основите на квантовата статистика. По отношение на мащаба на революцията, която Айнщайн прави във физиката, той често е сравняван с Нютон. Неслучайно В. И. Ленин нарича Айнщайн един от великите трансформатори на естествознанието.