Жарық қысымы

Жарық қысымы — жарықтың шағылдыратын және жұтатын денелерге, бөлшектерге, сондай-ақ, жекеленген молекулалар мен атомдарға түсіретін қысымы. Күн маңынан ұшып өткен кезінде құйрықты жұлдыздың (кометаның) құйрығының қисаюына Жарық қысымының әсері болатындығын тұңғыш рет И.Кеплер болжаған (1619). 1873 жылы ағылшын физигі Дж.Максвелл (1831 — 1879) электрмагниттік теорияға сүйене отырып, Жарық қысымының шамасын анықтады. Ал орыс физигі П.Н. Лебедев (1866 — 1912) ең алғаш жарықтың қатты денелерге (1899), кейінірек газдарға (1907 — 1910) түсіретін қысымын өлшеді. Жарық қысымы — болымсыз аз шама. Оның үстіне өлшеу кезінде пайда болатын кейбір құбылыстар да (конвекциялық ағын, радиометриялық күштер) Жарық қысымын өлшеуді қиындатады. Лебедев аспабының негізгі бөлігі — әр түрлі металдар (платина, алюминий, никель) мен слюдадан жасалған диаметрі 5 мм жазық, жеңіл қанатшалар. Қанатшалар жіңішке шыны жіпке ілініп, ауасы сорылған шыны ыдыстың (G) ішіне орналастырылады. Қанатшаларға арнаулы оптикалық жүйенің көмегімен күшті жарық сәулесі түсіріледі. Лебедев пайдаланған аспап қосымша құбылыстардың әсерін мейлінше кемітуге мүмкіндік береді. Жарықтың газдарға түсіретін қысымы қатты денелерге түсіретін қысымынан жүздеген есе аз болғандықтан, бұл тәжірибе алғашқы тәжірибеден қиын болды.

Электрмагниттік теориясы

Жарық қысымын жарықтың электрмагниттік теориясы бойынша да, жарықтың кванттық теориясы негізінде де түсіндіруге болады. Жарықтың электрмагниттік теориясы бойынша, қарастырылатын бетке перпендикуляр бағытта түскен Жарық қысымы — бет маңындағы электрмагниттік энергияның тығыздығына (u) тең. Бұл энергия тығыздығы (u) денеге түскен және денеден шағылған толқын энергияларының қосындысынан тұрады: u=Q (1+R)/c, мұндағы Q — дененің 1 см2 бетіне түсетін электрмагниттік толқын қуаты, R — электрмагниттік толқынның дене бетінен шағылу коэффициенті, c — жарық жылдамдығы. Лебедев тәжірибелері бұл формуланың дұрыстығын толық дәлелдеді, яғни: p=Q(1+R)/c (эрг/см³ немесе Дж/м³). Мысалы, Жерге келетін Күн сәулесінің қуаты: 1,4х106 эрг/см²*с немесе 1,4х103Bт/м²; олай болса абсолют жұтқыш бетке (R=0) түскен Күн сәулесінің қысымы: p=4,3х10–5дин/см= =4,3х10–6Н/м². Күн сәулесінің Жерге түсіретін жалпы қысымы: 6х1013дин (6х108Н). Жарықтың бұл қысымы Күннің Жерді тарту күшінен 1013есе аз.

Кванттық теория бойынша

Жарық қысымының анықталуы жарық сәулесінде энергия болуымен қатар, оның импульсі мен массасының да болатындығын көрсетті. Кванттық теория бойынша, Жарық қысымы — жарықтың жұтылу не шағылу процестері кезінде денеге фотондар (электрмагниттік өріс энергиясының кванттары) импульсінің берілу нәтижесі. Жарық қысымы астрономиялық және атомдық құбылыстарда маңызды рөл атқарады. Жұлдызаралық және жұлдыздар маңындағы газдардың динамикасы, құйрықты жұлдыздардың құйрықтарының пішіні Жарық қысымы арқылы түсіндіріледі. Жарық қысымы әсерінен Жердің жасанды серіктерінің орбиталары аз да болса толықсиды. Гамма-кванттар импульсінің белгілі бір бөлігінің электрондарға берілуі нәтижесінде пайда болатын шашырау құбылысы, сондай-ақ, Мессбауэр эффектісі — Жарық қысымына жуық құбылыстар.