Свет, поглощаясь в веществе, передает ему свою энергию в виде тепла. Но оказывает ли световой поток механическое воздействие на тела, которые он освещает?
Великий астроном Иоганн Кеплер еще в 1604 г. объяснил форму хвоста кометы влиянием светового давления. Но доказать это удалось лишь 250 лет спустя английскому физику Максвеллу. Он вычислил величину светового давления, исходя из своей теории электромагнитного поля.
Если на единицу площади тела за одну секунду падает и полностью поглощается им световая энергия Е, то световое давление q равно E/c. Когда же свет полностью отражается, то 2Е
q=2E/c.
Представим себе свет, падающий на какую-то отражающую поверхность, как поток частиц —фотонов. Фотоны ведут себя как обычные мячики: они отскакивают от этой поверхности. Говоря языком теоретической механики, вектор количества движения р фотона меняет свое направление на противоположное. Полное изменение р этого вектора равно 2 р. Величина Ар равна давлению q на поверхность, если на единицу площади этой поверхности каждую секунду падает один фотон.
Сравним полученный результат с формулой
Максвелла. По этой формуле q=2Eф/c=2р,
если на поверхность падает в секунду один фотон с энергией Еф. Из предыдущей формулы следует: Еф=рс, где р — количество движения фотона. Нo количество движения частицы равно ее массе, умноженной на скорость, а скорость фотона — это скорость света с. Значит, энергия фотона Еф=mфс2. Если этот вывод обобщить на любую частицу массы то, то
Е=mc2!
По формуле Максвелла можно подсчитать, что в полдень лучи Солнца действуют на 1 м2 земной поверхности с силой около 0,00039 н. Но физики долгое время не могли измерить световое давление практически.