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La luz y la presión de la onda electromagnética

La luz y la presión de la onda electromagnética

Antecedentes y explicación actual

Una ligera presión fue aceptado desde hace mucho tiempo en la física como una explicación para la formación de colas de cometa. Más tarde Bartoli deduce la existencia de una presión ligera a partir de consideraciones termodinámicas y Maxwell predijo el valor de la presión de la luz de su teoría de los fenómenos electromagnéticos.

Los científicos estaban haciendo grandes esfuerzos para medir el valor de la presión de la luz, al principio sin éxito. Además de su valor pequeño , hubo otros efectos perturbadores que tienen influencia en el experimento. De hecho, la primera explicación dada por Crockes a su molino luz inventó dispositivo era incorrecto debido a estos errores.
Molino de luz está compuesta de cuatro paletas de cada uno de los cuales se ennegrece en un lado y plateadas en el otro . Estos están unidos a los brazos de un rotor que está en equilibrio sobre un soporte vertical de tal manera que pueda girar con muy poca fricción . El mecanismo está encerrado dentro de una bombilla de vidrio transparente que ha sido bombeado a cabo a una alta , pero no perfecta , al vacío . Cuando la luz solar cae sobre la fábrica de la luz, las paletas giran con las superficies de color negro al parecer, se apartó de la luz.
Maxwell aceptó la explicación inicial de Crookes , que la rotación se produce como resultado de la presión de la radiación según lo predicho por la teoría del electromagnetismo .
Pronto se dio cuenta ( Arthur Schuster ) que molino no está girando según la predicción de la teoría , pero en una dirección contraria . La luz que cae sobre el lado negro debe ser absorbido , mientras que la luz que cae sobre el lado de plata de las paletas debe reflejarse . El resultado neto debe ser dos veces más presión de la radiación en el lado del metal como en el negro .
Otras explicaciones se han propuesto algunos de ellos que explica en parte el efecto general . Trabajo a presión atmosférica , la luz utilizada en el experimento eleve la temperatura del material y el aire circundante, también. Como resultado del calentamiento del aire , hay un flujo de aire y esto actúa en las hojas como un viento que sopla .
El calentamiento no uniforme de las hojas , ya que el brillo de la luz sólo un lado de las hojas , conduce a diferentes cantidades de transferencia de energía y de las moléculas de aire rodeada .
Lebedev en 1901 logró superar estas dificultades y para medir la presión que ejerce la luz sobre los cuerpos . El principal componente del aparato de Lebedev fue un conjunto de láminas metálicas planas, algunas de color negro ( por lo que se absorben por completo) , mientras que otros estaban casi totalmente reflectante, fijada sobre una barra de luz, como en la fig . 1 .

 

pressure001

Figura 1 . Esquema dispositivo utilizado para medir la luz y la presión de microondas

El sistema se puso en una cámara de vacío .

Como resultado, la presión sobre las superficies reflectantes es el doble que ejerce sobre superficies de color negro , y esta diferencia conduce a un par de torsión en la varilla de manera que el muelle que cuelga de la barra se tuerce . Por lo tanto el ángulo de torsión está directamente relacionada con una ligera presión.
Los resultados obtenidos por Lebedev mostraron que el valor de presión de la luz de acuerdo con la teoría de Maxwell .
Más tarde , la presión ejercida por la luz se calculó utilizando la teoría de la relatividad en la base de E = mc 2 , y el impulso es p = E / c .

 

Nuevo experimento propuesto

La idea del experimento :

Experimento original fue hecha usando la luz visible. ¿Qué ha pasado si en lugar de la luz, se utilizan las microondas ?
Sobre la base de la relatividad especial, la energía de los fotones en el visible y las microondas son: E = hv
Con la interpretación real de un fotón visible tiene una frecuencia νv ≈ 10exp15 y en el microondas hasta νm ≈ 10exp13 , en consecuencia, la fuente de radiación debe ser 100 veces más potente para microondas con el fin de obtener el mismo efecto .

Hasta hoy en día la técnica de vacío , la generación de microondas y la ciencia de los materiales ha hecho enormes progresos .

El experimento está diseñado para medir la presión ejercida por microondas en un dispositivo similar como el utilizado por Lebedev como en la fig . 1 .
Una hoja está construida de un material con un coeficiente de reflexión de alto horno de microondas (películas de polipirrol fuertemente dopadas disponibles descritas en
http://www3.interscience.wiley.com/journal/104033896/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0 ) , y la otra hoja es de un material con un alto coeficiente de absorbancia ( microtúbulos de polianilina como nuevos materiales absorbentes de microondas descritos en
http://www3.interscience.wiley.com/journal/88513004/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0 ) .
Con esta mejora y el uso de una fuente de microondas , de manera similar la presión sobre las superficies reflectantes es el doble que ejerce sobre superficies absorbentes , y esta diferencia se debe crear un par de torsión en la varilla de manera que el muelle que cuelga de la barra se tuerce .
En la práctica, para el microondas y terraherz u.e.m. el vástago no esté torcido y que el experimento se va a llevar a un resultado negativo.
Los resultados negativos se deben a una propagación específica de las ondas electromagnéticas y debido a la diferencia entre las ondas electromagnéticas y la luz .
Maxwell predijo que cuando las ondas electromagnéticas golpea un objeto y se refleja , la ola empuja a los electrones en la superficie del objeto, que a su vez empuja al resto del objeto.
Es la explicación fiable ?
Vamos a considerar que las ondas electromagnéticas golpean un electrón , en el primer período de semi , cuando el campo eléctrico E aumenta , como en la fig . 2 . En este caso el electrón será atraído hacia la dirección del incremento de campo eléctrico .

 

pressure003

 

Después de un período de semi , los cambios de campo eléctrico de su dirección , y por supuesto el electrón cambia su dirección de movimiento , también, como en la fig . 3 .

 

pressure005
Debido a que se realiza el cambio de dirección del campo eléctrico más de 10exp8 veces por segundo electrón debido a su inercia no se mueve en absoluto.
Por consiguiente, una onda electromagnética no puede producir una presión macroscópica en la absorción o reflexión . La interacción detallada entre las ondas electromagnéticas y la materia se describirá en mayor estudio . Para el experimento propuesto , es necesario hacer hincapié en que en el caso de las microondas , la varilla no se tuerza .
Otro caso es el de la luz que tiene una naturaleza corpuscular y fotones dejan su impulso a la absorción o reflexión.

 

 

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