نسخة الفيديو النصية
أي من الخطوط التي على التمثيل البياني يوضح كيفية تغير الضغط المؤثر بواسطة الإشعاع المنعكس عن سطح مقابل شدة الإشعاع؟
على المحور الأفقي للتمثيل البياني لدينا، نرى شدة الإشعاع الساقط. وعلى المحور الرأسي، نرى الضغط الذي يؤثر به هذا الإشعاع على سطح. ضغط الإشعاع ظاهرة حقيقية. ولكي نفهمها من المفيد أن نفكر في الإشعاع بدلالة الجسيمات، وتحديدًا الفوتونات. عندما يسقط فوتون له مقدار ما من كمية الحركة على سطح ما، إذا كان هذا السطح عاكسًا، فإنه يرتد إلى الخلف، وعليه فإن هذا التغير كله في كمية الحركة الذي يتعرض له الفوتون سيولد قوة، ومن ثم ضغطًا على السطح. يسمى هذا الضغط بضغط الإشعاع. وفي الشكل، نرى مجموعة من المنحنيات من المفترض أنها توضح العلاقة بين ضغط الإشعاع وشدة الإشعاع.
لإعطاء فكرة عن شدة الإشعاع؛ إذا زدنا عدد الفوتونات لكل وحدة زمنية، التي تصل إلى السطح الذي لدينا، فإن هذا سيؤدي إلى زيادة شدة الإشعاع. وهناك علاقة رياضية بين ضغط الإشعاع وشدته يمكننا استرجاعها.
لكن قبل أن نفعل ذلك، دعونا نر إذا كان بإمكاننا تضييق نطاق قائمة خيارات الإجابة. بالتفكير في شدة الإشعاع الساقط، إذا انخفضت هذه الشدة بالكامل إلى الصفر، بحيث لا يكون هناك إشعاع ساقط، إذن، مع عدم وجود فوتونات ساقطة على السطح، نعرف أنه لا يمكن توليد قوة، ومن ثم توليد ضغط على هذا السطح. نعلم من هذا أنه أيًّا كان المنحنى الصحيح، فإنه لا بد أن يمر بنقطة الأصل؛ فعندما تساوي الشدة صفرًا، لا بد أن يساوي الضغط أيضًا صفرًا. إذن، نلاحظ أن بإمكاننا استبعاد المنحنى الأرجواني هنا، وأيضًا المنحنى الأسود هنا. فهذان المنحنيان يدعمان فكرة أن الضغط لا يساوي صفرًا، عندما تساوي الشدة صفرًا. بحذف هذين الخيارين، يتبقى لدينا المنحنى الأزرق هنا، والخط البرتقالي هنا، والمنحنى الأخضر هنا. هذه المنحنيات الثلاثة تمر بالفعل بنقطة الأصل.
لنرى أي هذه المنحنيات الثلاثة صحيح، يمكننا استرجاع العلاقة بين ضغط الإشعاع وشدته بالنسبة لسطح عاكس مثالي. تنص هذه العلاقة على أن ضغط الإشعاع 𝑃 يساوي اثنين في شدة الإشعاع 𝐼 مقسومًا على سرعة الضوء في الفراغ 𝑐. لاحظ أن كلًّا من العدد اثنين و𝑐 قيمتان ثابتتان. ومن ثم، يمكننا القول إن ضغط الإشعاع يتناسب طرديًّا مع شدة الإشعاع. وهذا يعني، على سبيل المثال، أننا إذا ضاعفنا شدة الإشعاع، فإننا سنضاعف الضغط الذي يؤثر به هذا الإشعاع. وإذا زدنا الشدة إلى ثلاثة أمثالها، سيزيد الضغط إلى ثلاثة أمثاله، وهكذا.
بيانيًّا، إذا ضاعفنا شدة الإشعاع، كأن ننقل هذه الشدة من قيمة ابتدائية هنا إلى قيمة نهائية هنا، فإننا نعلم من المعادلة أننا لا بد أن نضاعف ضغط الإشعاع أيضًا. هناك خيار واحد فقط من الخيارات المتبقية، الذي عندما نضاعف شدة الإشعاع فيه، يتضاعف ضغط الإشعاع. وهو المنحنى البرتقالي، أي الخط المستقيم.
إذن، للإجابة عن هذا السؤال، نقول إن الخط البرتقالي هو الذي يوضح كيفية تغير الضغط المؤثر بواسطة الإشعاع المنعكس عن سطح مقابل شدة الإشعاع.
