La luz es una forma de energía, así que cuando golpea un objeto, ¿ejerce fuerza sobre él como si lo empujara?

Sí. La luz ejerce fuerza sobre un objeto cuando golpea ese objeto. Puede ser consciente de la naturaleza de la dualidad de la luz de que la luz puede actuar tanto como partícula como onda. Dependiendo del tipo de problema que esté resolviendo. Algunas de las propiedades de la luz se explican por su naturaleza ondulatoria, como la interferencia, la reflexión, la dispersión, la difracción y la refracción. Por otro lado, algunas de las propiedades se explican por su naturaleza de partículas como el efecto fotoeléctrico.

La fuerza ejercida por la luz puede explicarse por la naturaleza de la partícula o también por la naturaleza de la onda. Pero aquí voy a explicarlo con la naturaleza de partículas de la luz.

Imagine un fotón golpeando una pared del área A y la pared que absorbe el fotón. Según Einsteins relativista invariante

E2 = (pc) 2+ (mc2) 2

Donde E es la energía de un objeto, c es la velocidad de la luz (299,792,458m / s) y p es el momento. Para un fotón, cuya masa en reposo m = 0, obtienes

E2 = (pc) 2

o más simplemente,

E = pc

Es bueno saber que en la relatividad, se conserva la energía total y el ímpetu total de una colisión inelástica. Esto nos permite escribir la siguiente ecuación

p (sistema, inicial) = p ( sistema, final)

cuando el fotón es absorbido por la pared, el impulso total es solo el impulso inicial de la pared más el impulso de los fotones. El cambio neto en el momento es 0 ya que no estamos considerando ninguna otra acción que actúe en el sistema. Entonces, el cambio neto en el impulso de la pared es justo lo que se le agregó después de la colisión, es decir, el impulso de los fotones.

p (pared) = p (fotón) = E (fotón) / c

sabes que el poder es energía por unidad de tiempo, o

Potencia = E / t, entonces E = (Potencia) t

ahora podemos decir que

p (pared) = (potencia) t / c

O p / t = Potencia / c

Y dado que el cambio en el impulso a lo largo del tiempo es solo la fuerza sobre ese objeto (Segunda Ley de Newton),

F = Potencia / c = E / ct

¡Feliz imaginación!

La luz tiene tanto energía como impulso, los cuales se conservan. Cuando un objeto absorbe un rayo de luz, tanto su energía como su impulso se transfieren a ese objeto. Cuando un rayo de luz es reflejado por un objeto, la diferencia en el momento (que es una cantidad vectorial) del incidente y el rayo de luz saliente se transferirá al objeto, y también habrá algún intercambio de energía.

Este efecto, que se llama presión ligera, juega un papel importante en la navegación celestial (la presión de la luz del Sol puede alterar notablemente la trayectoria de una nave espacial interplanetaria navegada con precisión, especialmente si la nave espacial tiene una gran superficie, por ejemplo, en el forma de paneles solares, que interceptan mucha luz.) La presión ligera también puede tener un efecto en la trayectoria de los cuerpos celestes, como algunos asteroides. Por último, se ha propuesto una ligera presión como un medio para acelerar futuras naves espaciales, utilizando una vela solar: una gran lámina de material reflectante ultraligero que puede interceptar mucha luz solar, lo que ejerce una fuerza sobre ella, acelerándola a lo largo con la nave espacial a la que está unida.

Absolutamente. De hecho, toda la radiación electromagnética ejerce una fuerza sobre los objetos, incluso desde su teléfono celular; es realmente muy, muy pequeño. Si bien Jitendra da una buena respuesta matemática a partir de la energía de un fotón, también podemos hacerlo usando algo llamado Tensor de estrés de Maxwell. No es la forma más fácil de resolver problemas simples, pero es invaluable al resolver problemas complicados.

El Tensor de estrés de Maxwell se puede escribir en coordenadas cartesianas como

[matemáticas] \ displaystyle \ mathbf {T} = \ begin {bmatrix} T_ {xx} & T_ {xy} & T_ {xz} \\ T_ {yx} & T_ {yy} & T_ {yz} \\ T_ { zx} y T_ {zy} y T_ {zz} \ end {bmatrix} [/ math]

donde cada una de las [matemáticas] T_ {ij} [/ matemáticas] son

[matemáticas] \ displaystyle T_ {ij} = {\ epsilon} _0 E_i E_j + {\ mu} _0 H_i H_j – {\ delta} _ {ij} \ left (\ frac {1} {2} {\ epsilon} _0 | \ mathbf {E} | ^ 2 + \ frac {1} {2} {\ mu} _0 | \ mathbf {H} | ^ 2 \ right) [/ math], [math] i, j = x, y , z [/ matemáticas]

en un aspirador. [math] E_ {i, j} [/ math] y [math] H_ {i, j} [/ math] son ​​los componentes de los campos eléctricos y magnéticos en cada uno de los [math] x [/ math], [ math] y [/ math], y [math] z [/ math] direcciones, [math] \ mathbf {E} [/ math] y [math] \ mathbf {H} [/ math] representan la totalidad eléctrica y magnética los vectores de campo, [math] \ epsilon_0 [/ math] y [math] \ mu_0 [/ math] son ​​constantes, y [math] \ delta_ {ij} [/ math] se conoce como el delta de Kronecker, y se define como 0 when [math] i \ ne j [/ math] y 1 when [math] i = j [/ math] (lo que significa que solo nos importa el término entre paréntesis para los términos [math] T_ {xx} [/ math] , [matemáticas] T_ {aa} [/ matemáticas] y [matemáticas] T_ {zz} [/ matemáticas]). Esto se deriva directamente de la ley de fuerza de Lorentz y las ecuaciones de Maxwell.

Si integramos el Tensor de estrés sobre una superficie cerrada (digamos la superficie del objeto sobre el que estamos iluminando), obtenemos la tasa de impulso transferida a ese objeto. Dado que la fuerza es la tasa de cambio de momento, esta es solo una forma elegante de decir que es igual a la fuerza neta [math] \ mathbf {F} [/ math] sobre ese objeto.

[matemáticas] \ displaystyle \ oint_S \ mathbf {T} \ cdot \ hat n dS = \ mathbf {F} [/ math]

donde [math] \ hat n [/ math] es un vector unitario perpendicular a la superficie en cada punto, y [math] S [/ math] es la superficie sobre la que estamos integrando.

Entonces, podemos ver que para cualquier campo electromagnético, habrá una fuerza aplicada sobre alguna región. Pero como dije, es pequeño. Como ejemplo, la luz solar (con una densidad de potencia promedio de 1360 vatios / metro cuadrado en la parte superior de nuestra atmósfera) que golpea un espejo cuadrado con una longitud lateral de un metro siente una fuerza de aproximadamente 9 micro Newtons, o 2 micro libras.

Supongo que se podría decir que es bastante ligero .

Obtuve esto de google: ¿Puede la luz ejercer una fuerza para mover un objeto? Esta es una respuesta conversacional.

Anna: ¿puede la luz ejercer una fuerza para mover un objeto físico? Anna: Sí, definitivamente. Según la segunda ley de movimiento de Newton, una fuerza es la masa de un objeto multiplicada por su aceleración. Pero la luz es extraña, viaja a una velocidad constante, la velocidad de la luz y nunca se acelera. Además, la luz está hecha de fotones que no tienen masa. El punto crucial es que, si bien la luz no se acelera y no tiene masa, sí lleva impulso y el impulso, como forma de energía, puede transferirse. Al transferir su impulso, los fotones pueden ejercer una fuerza sobre un objeto. Los físicos se refieren a ella como una fuerza óptica. Cuanto mayor es la frecuencia de la luz, mayor es su impulso y, por lo tanto, una fuerza más fuerte que puede ejercer. Esto significa que la luz azul te empujará más fuerte que la luz roja.

Kerstin – La teoría nos dice que la luz tiene un pequeño empujón, pero ciertamente no puedo sentirla cuando enciendo mi antorcha. ¿Cuál es el punto de toda la teoría entonces?

Anna: si bien el impulso de la luz es tan pequeño que no lo sientes en la vida cotidiana, podemos observarlo a nanoescala en el mundo de lo infinitamente pequeño.

¡Sí definitivamente!

El efecto fotoeléctrico explica la naturaleza de las partículas de la luz (u ondas EM). Cuando un fotón golpea un electrón, le transfiere su impulso, lo que lleva a que gane una cantidad extra de energía. Esa energía es utilizada por el electrón primero para escapar de la fuerza de atracción b / w núcleo y electrón y en segundo lugar utilizada como algo de energía cinética.

Cuanto mayor es la frecuencia de la luz, mayor es su impulso y, por lo tanto, una fuerza más fuerte que puede ejercer. Esto significa que la luz azul (violeta) te empujará más fuerte que la luz roja.

La fuerza ejercida por la luz no se compara con F = ma eq. Pero por la ecuación. F = dP / dt.

Esta fuerza es tan pequeña que no podemos experimentarla en nuestra vida diaria, pero a escala atómica, esta fuerza no puede ser descuidada.

Una vista alternativa: la luz es una procesión de corpúsculos de radiación (fotones). Los fotones son las partículas de materia 3D más básicas. Debido a sus contenidos y movimientos de materia en 3D, tienen momentos. Cuando golpean un objeto, sus momentos se transfieren al objeto y esto aparece como una fuerza de empuje sobre el objeto. El radiómetro es un ejemplo. Ver: ‘MATERIA (reexaminada)’.

Responda para esto sí …

Pero

Es la fuerza ejercida sobre la superficie del objeto a nivel atómico. Donde los electrones ganan energía … entonces hay muchos tipos de fuerzas disponibles en la naturaleza. Entonces este es uno de ellos. Por lo tanto, el resultado será diferente … la fuerza no significa que tirar de un objeto … leer puede pensar que es un caso subjetivo …

Obviamente, la luz ejerce presión sobre la superficie de las cosas, que es igual a

P = u / 3

P es presión, u es densidad de energía de la onda em.

Pero la luz no puede empujar nada, pero sí, en efecto fotoeléctrico, la luz quanta expulsa electrones .

Sí, porque la luz ejerce impulso.

Los físicos hacen la primera observación de la presión de la luz.

Pero es un poco mejor. Todo el efecto fotoeléctrico: Wikipedia lo define.

Si lo hace Un buen dispositivo para mostrar esto es el Radiómetro de Crooke que todos hemos visto en las clases de física. Es una rueda con aspas blancas / negras que sobresalen dentro de un bulbo de vacío parcial que gira cuando se expone a la luz.

Radiómetro de Crookes – Wikipedia

Cuando la luz incide en un objeto, una determinada longitud de onda de esa luz es absorbida por ese objeto (la longitud de onda absorbida depende de la naturaleza de la materia de ese objeto) y la longitud de onda de la luz que no se absorbe se refleja. Y la longitud de onda de la luz que es reflejada por ese objeto es lo que decimos que es el color de ese objeto. Y más tarde, la longitud de onda absorbida de la luz se libera en forma de energía térmica (dado que la luz es una forma de energía, por lo que podemos decir que la luz se libera en forma de energía térmica) por ese objeto. Entonces esto sucede cuando una luz golpea un objeto. Así que aquí estamos viendo que cierta cantidad de luz (en forma de energía) está siendo absorbida y el resto de la luz es reflejada por el objeto. Entonces, aquí la energía de la luz no se convierte en fuerza sino que se absorbe y el resto de la energía de la luz se refleja. Por lo tanto, la luz no ejerce fuerza sobre ese objeto.

Como las partículas que constituyen la luz tienen masas, Sir Newton le contó sobre esto que ya le han presentado.

Se puede imaginar como una pluma cae sobre la piel con una aceleración muy baja, por lo que su velocidad puede suponerse constante y la fuerza se evalúa mediante el cambio de momento directamente en este caso.

Si lo hace.

La luz tiene un impulso que es igual a E / c.

E es la energía de cada fotón (que puede no ser igual para todos los fotones).

[matemáticas] E = hc / (\ lambda). p = h / {\ lambda}. F \ Delta t = \ Delta p. [/ Math]

Obtenga uno de estos y podrá verlo usted mismo.

Radiómetro – Wikipedia

La luz siempre es controvertida, en algún momento los científicos prueban que tiene masa en algún momento y le dijeron que la había enviado. Creo que debería tener masa.