Найти в Дзене
Из истории науки

Из статьи П. Н. Лебедева «Световое давление»

Первым экспериментальным подтверждением теории Максвелла были опыты Герца с электромагнитными волнами. Дальнейшим подтверждением теории Максвелла явились экспериментальные работы выдающегося русского физика П. Н. Лебедева. Из теории Максвелла следовало, что свет, падая на какую-нибудь поверхность, оказывает на нее давление. Лебедев поставил себе задачу проверить это предсказание теории Максвелла. Однако эффект давления света мал и для его экспериментальной проверки требовалось большое экспериментальное искусство. Лебедев преодолел все трудности и в 1899 г. сделал предварительное сообщение о результатах своих опытов. Вот что мы читаем об этом сообщении: «Г-н Лебедев, профессор физики Московского университета, сообщает обществу о результатах своих первых исследований, относящихся к давлению света. Существование давления, оказываемого пучком световых лучей на поглощающую поверхность, является следствием электромагнитной теории света; на него было указано Максвеллом. Значение этого давлени

Первым экспериментальным подтверждением теории Максвелла были опыты Герца с электромагнитными волнами. Дальнейшим подтверждением теории Максвелла явились экспериментальные работы выдающегося русского физика П. Н. Лебедева.

П. Н. Лебедев
П. Н. Лебедев

Из теории Максвелла следовало, что свет, падая на какую-нибудь поверхность, оказывает на нее давление. Лебедев поставил себе задачу проверить это предсказание теории Максвелла. Однако эффект давления света мал и для его экспериментальной проверки требовалось большое экспериментальное искусство. Лебедев преодолел все трудности и в 1899 г. сделал предварительное сообщение о результатах своих опытов. Вот что мы читаем об этом сообщении: «Г-н Лебедев, профессор физики Московского университета, сообщает обществу о результатах своих первых исследований, относящихся к давлению света. Существование давления, оказываемого пучком световых лучей на поглощающую поверхность, является следствием электромагнитной теории света; на него было указано Максвеллом. Значение этого давления, согласно теории, должно быть весьма малым: 0,3 мг на квадратный метр черной поверхности. Г-ну Лебедеву удалось осуществить прибор, при помощи которого можно его измерить, и результат первых опытов согласуется с предсказанием теории...»

Позже, в 1909 г. Лебедев провел еще более трудное исследование: он измерил давление света на газы.

Ниже представлен отрывок из статьи П. Н. Лебедева «Световое давление»:

Когда пучок лучей падает на какое-либо тело, то одна часть падающих лучей отражается, а другая их часть или проходит сквозь тело (прозрачное) или поглощается им (непрозрачное). Мы можем объяснить эти явления и даже предвидеть ход лучей в бесконечном числе частных случаев, если, следуя Максвеллу, предположим, что волны света суть электромагнитные волны, волны того же рода, как те, которые мы в настоящее время можем возбуждать искусственно электрическими процессами и которыми мы пользуемся для беспроволочной телеграфии. Разница заключается лишь в том, что длины волн, употребляемых в беспроволочной телеграфии, достигают сотен метров, тогда как электромагнитные волны светового пучка приблизительно в миллиард раз меньше и измеряются сотнями одной миллионной доли миллиметра.

Когда Максвеллу удалось объяснить все известные нам свойства светового пучка исходя из представления об электромагнитной природе света, то он же указал и на то, что его гипотеза неразрывно связана с новыми, до тех пор неизвестными магнитными и электрическими силами света: световые лучи должны оказывать давление на все тела, на которые они падают. То об­стоятельство, что эта особенность светового пучка до того времени ускользала от наблюдателей, легко объясняется малой величиной этих сил давления: Максвелл вычислил в 1873 г., что при ясном небе в полдень давление солнечных лучей на поверхность в 4 кв. м едва достигает величины тысячной доли грамма...

В течение последующих двадцати лет средства экспериментальной техники разрослись в непредвиденном масштабе: даже в скромно оборудованных лабораториях экспериментатор мог располагать мощными источниками света в виде электрических дуговых ламп, а новые ртутные насосы позволили ему без затруднений разрежать воздух до одной миллионной доли атмосферы.

Таким образом, настало время, когда экспериментальное исследование светового давления стало возможным, и после трехлетней работы мне удалось сделать эти опыты (1900 г.).

Расположение моих опытов было следующим: в стеклянном баллоне, который был очень тщательно выкачан, висело на очень тонкой стеклянной нити маленькое горизонтальное коромысло, на конце которого были прикреплены крылышки в пять миллиметров в диаметре, изготовленные из платины, алюминия, никеля или слюды. При помощи линз свет дуговой лампы мог быть направлен на эти крылышки; возникавшие силы давления света могли быть измерены тем, что свет, падая на крылышко, заставлял его двигаться и закручивать стеклянную нить подвеса до тех пор, пока не наступало равновесие; когда же доступ света прекращался, то крылышко возвращалось в свое прежнее положение. Величина экспериментально измеренного отклонения крутильных весов и величина отклонения крылышка, вычисленная по теории Максвелла — Бартоли из измеренной величины падающей энергии светового пучка, вполне совпадали друг с другом в пределах возможных ошибок наблюдений...

Я позволю себе еще добавить, что мне недавно удалось измерить давление света на газы. Мне удалось экспериментально показать, что пучок лучей, пронизывающий газ, увлекает отдельные молекулы его в направлении своего движения. Как и следовало ожидать по теории Максвелла... силы давления, наблюдаемые в этом случае, были приблизительно еще во сто раз меньше сил давления света на твердые тела.

На основании всего изложенного выше в настоящее время мы можем утверждать, что существование сил светового давления как со стороны теоретического обоснования Максвеллом... так и со стороны полного экспериментального обследования этих сил, вне сомнения, является вполне доказанным.