فيديو السؤال: تحديد ضغط الإشعاع على سطح مواز لأشعة الضوء الساقطة الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

يوضح الشكل سطحًا عاكسًا بنسبة 100 بالمائة موازيًا لأشعة ضوء شدتها ثابتة وتساوي 40 وات لكل متر مربع. سمك السطح مهمل. ما مقدار ضغط الإشعاع المؤثر على السطح بفعل الضوء؟

نعلم من السؤال شدة أشعة الضوء الساقطة. إذا كان لدينا سطح تبلغ مساحته مترًا مربعًا، فسيسقط على هذا السطح 40 وات من القدرة، أو 40 جول من الطاقة كل ثانية. لاحظ أن هذا لن يحدث إلا إذا كان السطح موجهًا عموديًّا على أشعة الضوء؛ أي إذا بدا السطح بهذا الشكل من منظور جانبي. يمكننا ملاحظة أن سبب وجوب توجيه السطح بهذه الطريقة؛ بحيث تسقط قدرة مقدارها 40 وات على كل متر مربع، هو أن السطح يكون معرضًا بالكامل لأشعة الضوء في هذا الاتجاه.

أما إذا كان السطح مائلًا بزاوية أقل من 90 درجة، فسيستقبل أشعة ضوء أقل. وإذا كانت الزاوية أصغر من ذلك، فسيستقبل أشعة أقل أيضًا. وهناك مثال متطرف على ذلك، وهو أنه إذا كان السطح عند زاوية صفر درجة؛ أي إذا كان موازيًا لأشعة الضوء الساقطة، فلن يسقط أي من أشعة الضوء هذه على السطح. ومن ثم، لن تسقط أي جسيمات ضوئية؛ أي فوتونات، على السطح. وبذلك، لن يكون هناك ضغط إشعاع.

بتذكر أن الضغط يعرف بأنه قوة منتشرة على مساحة ما، نعلم أن ضغط الإشعاع ستكون له وحدة قياس للقوة، مثل النيوتن، مقسومة على وحدة قياس للمساحة، مثل المتر المربع. في حالة سطح مثل السطح الذي لدينا هنا، والذي يوازي أشعة الضوء الساقطة؛ بما أنه لا يسقط أي شعاع على السطح، فإنه يتعرض لضغط إشعاع يساوي صفر نيوتن لكل متر مربع.