» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Апрель, 2018 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №4 (13) 2018

Автор: Ёлочкин Сергей Владимирович, пенсионер
Рубрика: Физико-математические науки
Название статьи: Радикальное изменение экспериментальной проверки вывода П.Н.Лебедева о существовании давления света.

Статья просмотрена: 845 раз
Дата публикации: 29.03.2018

УДК 530.12

РАДИКАЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ ВЫВОДА П.Н.ЛЕБЕДЕВА О СУЩЕСТВОВАНИИ ДАВЛЕНИЯ СВЕТА

Ёлочкин Сергей Владимирович

пенсионер, г.Тюмень

 

Аннотация. Все предыдущие попытки экспериментальных проверок выводов о существовании давления света, были составлены с зеркальной и чернёной сторонами коромысел. Для исключения различных эффектов при отражения и поглощения света, следует радикально исключить специальное почернение (для поглощения света) и вместо плоских использовать уголковых отражателей, направленных в противоположные стороны.

Ключевые слова: Давление света, отражение и поглощение света, радиометрический эффект, метод эксперимента, вывод П.Н.Лебедева.

Введение.

Свет не только поглощается и отражается веществом, но и создает давление на поверхность тела (если он есть). Еще в 1604 г. немецкий астроном И. Кеплер объяснял форму хвоста кометы действием светового давления (рис. 1). Английский физик Дж. Максвелл 250 лет спустя вычислил световое давление на тела, использовав разработанную им теорию электромагнитного поля.

Некоторые ученые сомневались в теоретических расчетах Максвелла, а опытным путем проверить полученный им результат долгое время не удавалось. Впервые световое давление в 1899 г. измерил русский физик П. Н. Лебедев. Он подвесил на тонкой нити две пары крылышек: поверхность у одной из них была зачерненной, а у другой — зеркальной. Свет практически полностью отражался от зеркальной поверхности, и его давление на зеркальное крылышко было (должно было быть) вдвое большим, чем на зачерненное. Создавался момент сил, поворачивающий устройство. По углу поворота можно было судить о силе, действовавшей на крылышки, а значит измерить световое давление.

Опыт осложняют посторонние силы, возникающие при освещении устройства, которые по величине превосходят в тысячи раз давление света, если не принять особых предосторожностей. Одна из таких сил связана с радиометрическим эффектом. Этот эффект возникает благодаря разности температур освещенной и темной сторон крылышка. Нагретая светом сторона отражает молекулы остаточного газа с большей скоростью, чем более холодная, неосвещенная сторона. Поэтому молекулы газа передают освещенной стороне больший импульс и крылышки стремятся повернуться в том же направлении, что и под действием светового давления, — возникает ложный эффект.

Всё вышеуказанное требуется изменить метод эксперимента П.Н.Лебедева, чтобы заниматься исключительно давлением света (если он есть), чтобы абсолютно (максимально возможно) исключить радиометрический эффект.

Радикальное изменение метода экспериментальной проверки давления света.

Для проведения своего опыта Лебедев создал специальный прибор, который представлял собой стеклянный сосуд. Внутрь сосуда помещался лёгкий стерженёк на тонкой стеклянной нити. По краям этого стерженька были прикреплены тонкие лёгкие крылышки из различных металлов и слюды. Из сосуда выкачивался воздух. С помощью специальных оптических систем, состоящих из источника света и зеркал, пучок света направлялся на крылышки, расположенные с одной стороны стерженька. Под воздействием светового давления стерженёк поворачивался, и нить закручивалась на какой-то угол. По величине этого угла и определяли величину светового давления.

Рис. 1. На практике это осуществил русский физик-экспериментатор П.Н. Лебедев (Схематичные изображения экспериментов)

При его проведении существовали свои сложности. Так как вакуумных насосов в те времена не существовало, пользовались обычными механическими. А с их помощью в сосуде невозможно было создать абсолютный вакуум. Даже после откачивания в нём оставалось некоторое количество воздуха. Крылышки и стенки сосуда нагревались неодинаково. Сторона, обращённая к световому лучу, нагревалась быстрее. И это вызывало движение молекул воздуха. Наверх поднимались потоки более нагретого воздуха. Так как абсолютно вертикально крылышки установить невозможно, то эти потоки создавали дополнительные крутящие моменты. Кроме того, сами крылышки нагревались неодинаково. Сторона, обращённая к источнику света, нагревалась сильнее. В результате оказывалось дополнительное воздействие на угол поворота нити.

Чтобы сделать эксперимент более точным, Лебедев взял сосуд очень большого объёма. Крылышко он сделал из двух пар очень тонких кружочков из платины. Причём толщина кружочков одной пары отличалась от толщины кружочков другой пары. По одну сторону стерженька кружочки были блестящими с обеих сторон, по другую - одну из сторон покрыли платиновой чернью. Пучки света направлялись на них то с одной, то с другой стороны, чтобы уравновесить силы, действующие на крылышки.

Но этот эксперимент не давал точных результатов.

Чтобы исключить радиометрический эффект (не зачернять листок), вместо вертикальных листков использовать уголковые отражатели, сделанные из тонкой фольги и направленные противоположно (см. Рис. 2).

Рис. 2. Уголковые отражатели (из тонкой фольги) направлены в противосторонние направления.

Если при одинаковом освещении обеих листочков, на каждый листок падают одинаковое количество фотонов в секунду. Таким образом количества имеют значения N1=N2=N. Но при падение каждого фотона есть либо двойное отражение (см. Рис. 3.1)., либо одинарное (см. Рис. 3.2).

Рис. 3.1

Отражения n1=2N

Рис. 3.2

Отражения n2=N

Однако, кроме отражения фотонов, имеет место какое-то поглощение фотонов. Т.е. некое малое значение a, которое есть вероятность поглощения фотона. Тогда количество поглощения падающих фотонов каждого листочка будут иметь вид:

k1=a (2-a)N

k2=aN

Для того, чтобы использовать два потока освещения, т.е. с обоих сторон, приведёт к тому, что на обоих листочках будут одинаковые количества поглощений фотонов (см. Рис. 4.1 и 4.2)

Рис. 3.1

Отражения n1=3N

Поглощения k1=a (3-a)N

Рис. 3.2

Отражения n2=3N

Поглощения k2=a (3-a)N

В этом случае, оба листочка будут иметь одинаковую температуру, т.е., при тонкой фольге, нагревания обоих листочков будут одинаковы, а давление света (если она существует) будут с разных сторон разная (в 2 раза каждый).

Заключение.

Разумеется, сделанная мною в домашней попытке явно недостаточно, несмотря на освещение лампой, никакого шевеления коромысла нет. Я даже выставлял эту банку на балконе (двое суток), ничего не произошло. Сейчас стоит на шкафе (см. фото).

Если бы кто-нибудь действительно провёл эксперимент нового метода о существовании давления света, то либо давления света было бы легко показать, либо принципиально опровергнуть давления света, что вызвало бы лавины попыток разработок новых теорий физики. Что очень важно в этом случае

Еще в 1974 году инженерам удалось впервые «обуздать» солнечный ветер. Произошло это в рамках запуска американской автоматической межпланетной станции Маринер-10. В качестве солнечного паруса выступили ее панели солнечных батарей.

Следующей конструкцией, похожей на солнечной парус, стал отражатель Знамя-2, установленный в 1993 году на орбитальной станции Мир. Но он использовался не в качестве ускорителя, а как дополнительный источник света для Земли. Эта конструкция создала на поверхности нашей планеты огромный «солнечный зайчик» диаметром 8 километров.

В дальнейшем процесс создания и развертывания солнечных парусов столкнулся с настоящим злым роком. Так, в 2005 году упала во время старта российская ракета Волна, несущая на орбиту спутник Космос-1 с солнечным парусом диаметром 30 метров.

Неудачами закончились попытки запустить солнечные паруса в 2001 и 2005 году. Ракета Falcon 1 от американской компании SpaceX, стартовавшая в августе 2008, также должна была отправить на орбиту солнечный парус, NanoSail-D. Но она упала на третьей минуте полета.

Первый по-настоящему удачный запуск солнечного паруса состоялся в 2010 году в рамках японского проекта IKAROS. Японские инженеры отправили на орбиту и смогли там полностью развернуть полиамидную пленку толщиной 7,5 мкм и площадью 196 квадратных метров.

В ноябре 2010 года американская ракета Минотавр-4 вынесла на орбиту солнечный парус NanoSail-D2. Объект летал вокруг Земли в течение восьми месяцев, и многие жители нашей планеты успели увидеть его на ночном небе в виде яркой точки, плывущей по небосводу.

А дальше снова неудача. Вернее, отсутствие удачи. В январе 2015 года NASA планировало вывести на орбиту при помощи частной ракет-носителя Falcon 9 солнечный парус Sunjammer, названный в честь одноименного рассказа Артура Кларка. Он должен был стать самым большим в истории объектом подобного рода, ведь площадь его поверхности составляет около 1200 квадратных метров.

Но в ноябре 2014 года стало известно, что Американское космическое агентство отменило этот запуск, так что ракета Falcon 9 отправилась на орбиту без солнечного паруса на борту.

Можно сказать, что реальная история солнечных парусов начинается прямо на наших глазах. Красивая теория, которая дает нам перспективу межзвездных путешествий, пока что остается лишь теорией.

К сожалению, мною написанная статья несколько примитивна, ввиду моей инвалидности. Но ведь найдётся хоть кто-нибудь, кто либо разгромит эту статью, либо будет более обширно и грамотно её использовать.



Список литературы:

  1. Г.Б.Двайт, "Таблицы интегралов и другие математические формулы", Пер. с английского Н.В.Леви, под ред. К.А.Семендяева, изд. Второе, исправленное, Издательство «Наука», Москва 1966г.
  2. Берклеевский Курс Физики, том I, Ч.КИТТЕЛЬ, У.НАЙТ, М.РУДЕРМАН, МЕХАНИКА
  3. Корн Г., Корн Т. "Справочный по математике (для научных работников и инженеров)"
  4. Давление электромагнитного излучения — Википедия. (сейчас отсутствует, не знаю почему)
  5. Лебедев, Пётр Николаевич — Википедия


Комментарии:

Голубцов Николай 29-04-2018, 9:02
Сергей ты молодец ....

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: