Давление света - давление, которое оказывает свет, падающий на поверхность отражающих и поглощающих тел.

Гипотеза о световом давлении впервые была высказана немецким ученым И. Кеплером в 1619 году для объяснения отклонения хвостов комет, пролетающих вблизи Солнца. В 1873 году английский физик Дж. К. Максвелл, исходя из электромоторной теории, предсказал величину светового давления, которая оказалась исключительно малой даже для самых сильных источников света, таких как Солнце или электрическая дуга. Исходя из уравнений максвелла, можно показать, что величина светового давления выражается формулой:

где ρ- коэффициент отражения, а w – средняя плотность энергии падающего излучения.
С точки зрения квантовой теории, давление света — результат передачи телам импульса фотонов (квантов энергии электромагнитного поля) в процессах поглощения или отражения света. Квантовая теория даёт для давления света те же формулы, что и электродинамика.
В земных условиях световое давление заметить очень трудно, так как оно теряется на фоне многочисленных помех, превосходящих его по интенсивности на порядки. Впервые экспериментально измерить величину светового давления удалось в 1899-1900 году П.Н. Лебедеву – профессору Московского государственного университета.
Основной частью прибора Лебедева служили плоские лёгкие крылышки (диаметром 5 мм) из различных металлов и слюды, которые подвешивались на тонкой стеклянной нити и помещались внутри стеклянного сосуда, в котором поддерживался вакуум. (рисунок 1).

Обозначения рисунка 1: В — источник света; С — конденсор; D — металлическая диафрагма; К — линза; W — стеклянный сосуд с водой с плоскопараллельными стенками, играющими роль светофильтра; S₁—S₆ — зеркала; L₁ и L₂ — линзы; R — изображение диафрагмы D на крылышках (на рис. не показаны) внутри стеклянного баллона G; P₁ и P₂ — стеклянные пластинки; Т — термобатарея; R₁ — изображение.

На крылышки с помощью специальной оптической системы зеркал направлялся свет от сильной электрической дуги B. Перемещение зеркал S1 и S4 давало возможность изменять направление падения света на крылышки. Свет, падая на отражающее или поглощающие крылышки (рисунок 2), заставлял их поворачиваться и закручивать нить. Устройство прибора и методика измерения позволили свести до минимума мешающие радиометрические силы и обнаружить давление света.

Обозначения рисунка 2: О — платиновая петля, С — кардановый подвес.

 

Световое излучение может передавать свою энергию телу не только нагревая его или возбуждая его атомы, но и вви- де механического давления. Световое давление проявляется в том, что на освещаемую поверхность тела в направлении распространения света действует распределенная сила, пропорциональная плотности световой энергии и зависящая от оптических свойств поверхности. Световое давление на полностью отражающую зеркальную поверхность вдвое больше, чем на полностью поглощающую при прочих равных условиях.
Величина светового давления мала. Так, яркий солнечный свет давит на 1 кв.м. черной поверхности с силой всего лишь 0, 4 мГ. Однако простота управления световым потоком, ""оксеон- тактность" воздействия и "избирательность" светового давления в отношении тел с различными поглощающими и отражающими свойствами позволяют с успехом использовать это явление в изобретательстве (например, фотонная ракета).
Согласно патенту США 3 590 932: световое давление используется в микроскопах для уравновешивания малых изменений массы или силы. Измерительное фотоэлектрическое устройство определяет, какая величина светового потока, а следовательно исветово- го давления, потребовалась для компенсации изменения массы образца и восстановления равновесия системы.
А.с. 174 432: Способ перекачки газов или паров из сосуда в сосуд путем создания перепада давления на разделяющей оба сосуда перегородке, имеющей отверстие, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности откачки, на отверстие в перегородке фокусируют световой пучек, излучаемый, напрмер, лазером.
2. Способ по п.1 отличающийся тем, что с целью осуществления избирательной отакачки газов или паров и, в частности, с целью разделения изотопных смесей газов или паров, ширину спектра излучения избирают меньше частотного разноса центров линий поглощения соседних с них компонентов, при этом частоту излучателя настраивают на центр линии поглощения откачиваимого компонента.

Существуют проекты использования давления света для изготовления солнечного паруса для разгона космических кораблей в вакууме. Солнечный парус не требует ракетного топлива, что позволят ему действовать в течение длительного периода времени, поэтому в некоторых случаях его использование может быть привлекательно. Эффект солнечного паруса использовался несколько раз для проведения малых коррекций орбиты космических аппаратов, в роли паруса использовались солнечные батареи или радиаторы системы терморегуляции. Однако на сегодняшний день ни один из космических аппаратов не использовал солнечный парус в качестве основного двигателя. В 2005 году был реализован совместный российско-американский проект по запуску космического аппарата движущегося по принципу солнечного парусника. Спутник был сконструирован в НПО имени Лавочкина по заказу Планетарного общества США. Однако запуск этого корабля оказался неудачным из-за отказа ракеты-носителя на старте.