свет, падающий на полностью отражающее зеркало без трения

Если бы у вас было идеально отражающее зеркало, лицо которого было бы перпендикулярно земле и удерживалось на поверхности с меньшим трением, и вы посветили бы на него фонариком, что бы произошло?

  • Зеркало будет двигаться?

  • Будет ли свет отражаться обратно?

  • Нужно ли фиксировать зеркало, чтобы оно отражало обратно, потому что вся энергия света будет идти на движение зеркала?

ПРИМЕЧАНИЕ. Я чувствую, что некоторая энергия падающего света заставит зеркало двигаться, а некоторая энергия отраженного света, но это будет означать, что длина волны отраженного света (и, следовательно, его цвет) будет другой. Я ошибаюсь? Пожалуйста, объясни. Я всего лишь старшеклассник, поэтому ничего не знаю об относительности.

Ответы (1)

Свет действительно несет импульс. Если у вас есть количество Е джоулей света в луче плоской волны, он имеет линейный импульс Е с в направлении распространения. Таким образом, если он отражается от зеркала, импульс, переданный зеркалу, равен 2 Е с , в направлении распространения, по крайней мере сначала.

Скорее всего, свет отражается. Если бы зеркало было на тележке без трения, как описано, оно начало бы двигаться — переводить — в направлении луча. Сила – это передача импульса в единицу времени, а именно 2 п с , где п мощность луча. И вы абсолютно, совершенно правы: длина волны действительно меняется. Существует красное смещение: отраженный свет доплеровски смещен в сторону более длинных волн. Отраженный луч, подобный этому, на самом деле претерпевает «двойной» доплеровский сдвиг источника, закрепленного на зеркале: я имею в виду, что вы используете нормальный доплеровский масштабный коэффициент, возведенный в квадрат.

Когда зеркало двигается, чтобы оно двигалось в в ≪ с , то рефлекторный доплеровский масштабный коэффициент в первом приближении равен 1 − 2 в с . Если вы предполагаете, что количество фотонов, падающих на зеркало, равно количеству фотонов, то это означает потерю мощности 2 в п с .

Но посмотрите на наше уравнение силы. Это 2 п с . Сила Ф работа над чем-то, что движется со скоростью в работает со скоростью Ф в . Итак, рассуждая классически и вообще не думая о фотонах, мы также приходим к выводу, что имеет место потеря мощности 2 в п с ! Отсюда, конечно же, и кинетическая энергия вашего зеркала на тележке.

Итак, вы продемонстрировали фантастическую интуицию в своем вопросе, и ваши рассуждения совершенно верны . Вы должны быть очень довольны собой, и я надеюсь, что цифры, которые выйдут в точном соответствии с тем, что вы предсказали на основе собственных рассуждений, вас удовлетворят.

Может быть, тебе стоит заняться физикой позже?

@rjmessibarca Допплер для света очень похож на доплер для звука, то есть вы можете думать о нем как об изменении скорости, с которой вы пересекаете волновые фронты, в зависимости от вашей скорости относительно источника. Однако уравнения, которые используются для его расчета, немного отличаются: вам нужно принять во внимание специальную теорию относительности для легкого Доплера. Однако в первом порядке, как я здесь подсчитал, уравнения одинаковы.
@rjmessibarca: обратите внимание, это эффект Доплера, а не эффект Дроплера.
свет, падающий на полностью отражающее зеркало без трения
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v