光子可以说是在我们周围无处不在。我们的视觉系统之所以能够看到世界,是因为它接收外部光子携带的信息。换句话说,我们几乎无时无刻都在注视着这个世界。被光子击中。
光子在真空中的速度达到299792458公里/秒,以这个速度在一秒内可以绕地赤道约七圈半,事实上,光子的速度已经达到了宇宙的极限。具有静止质量的物体不能超过这个速度。
据我们所知,出现这个题的原因是,在其他条件不变的情况下,物体运动得越快,碰撞时产生的冲击力就越大。
如果光子的速度这么快,为什么我们感觉不到它们的效应呢?
对于这个题的常见解释是光子没有质量,因此不会产生脉冲。然而,这个解释其实并不完全准确。因为在相对论中,光子没有质量,只有“静止质量”。光子具有质量,因此光子会产生脉冲。那么一个光子会产生多少冲量呢?
太阳是地上最大的光子源。从上图中可以看到,太阳发出的光子大部分都集中在可见光范围内,所以我们以可见光中的光子为例。做一个简单的计算。
光子能量的计算公式为“E=hf”Js,其中f为光的频率),可见光的频率在380750THz之间。这里我们使用平均值565THz,或565x10^。14Hz,据此得出可见光的光子能量约为375x10^J。
根据相对论的质能方程,光子的质量可以计算为“m=E/c^2”,即光子的质量约为417x10^千克。
在牛顿经典力学中,运动物体的动量可以计算为“p=mv”,由此产生的冲击力可以计算为“F=p/t”。
这里我们假设光子击中我们时被吸收,并且t设置为“10^秒”,即电磁相互作用的典型时间。经过计算,我们知道一个可见光的光子对我们的冲击力大约是125x10^牛顿,或者直观的来说就是00000000000125牛顿。
难怪我们对这么小的震动毫无感觉。当然,每条射线都有大量的光子。虽然单个光子的影响微乎其微,但大量光子的“力”仍然可以体现在宏观世界中。这种现象称为“光”。进入。”
早在17世纪,天文学家开普勒就提出了“光压”的概念,他认为光线照射到物体表面时会产生一定的“压力”。物理学家麦克斯韦根据电磁理论推导发现了“光压”的存在,1901年物理学家列别捷夫通过实验首次测量了“光压”。
既然太阳是地上最大的光子源,那么太阳的光对地上的我们造成了多大的“光压”呢?其实这个也是可以计算的。
“光压”的计算公式为“P=I/c”。
测量数据显示,地轨道上平均太阳辐射强度约为1370瓦/平方米。由此我们可以得出结论,我们在地上接收到的太阳光的“光压”大约为000000457牛顿/平方米到000000914牛顿/米。平方米。
虽然光子的速度已经达到了宇宙的极限,但光子的影响却非常小,即使是强大的阳光产生的影响也小到我们根本感觉不到。
结尾
尽管光子的冲击力极其微弱,但值得一提的是,即使在没有空气阻力、重力影响很小的太空中,这种力也能起作用。
事实上,已经有人提出了“太阳帆”技术,简单来说,这项技术就是在航天器上安装一个巨大的薄膜透镜,然后利用太阳光对薄膜透镜的作用作为推进力。前进目前,“太阳帆”技术已经完成初步验证,因此很多科学家都乐观地认为,当这项技术成熟后,“太阳帆”将能够为人类未来的星际旅行提供全部动力。
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