光压

光照射到物体上对物体表面产生的压力

光压（light pressure）是指光照射到物体上对物体表面产生的压力。远在1748年欧拉即已指出光压的存在，并在1901年由俄国物理学家列别捷夫首次测量出来。人们可以从光的电磁理论或光的量子理论推算出光压的大小。

经典理论诠释

早在17世纪初，天文学家开普勒就曾用太阳光的压力解释彗星的尾巴为什么背着太阳。到19世纪中叶，麦克斯韦由电磁理论算出：光正入射到黑体（完全吸收光的物体）上所产生的压强为：

p=S/c

式中S为光的坡印廷矢量的值，c为光速。由此得出，太阳光正入射到地面黑体上的光压为p=5×10－6牛/米2。要观察光压，一般是观察光对悬挂在真空中薄片的压力。但容器中的残存气体分子在光照的薄片表面处热能较大，也会对薄片有一压力，这种效应称辐射计效应。1901年，P.列别捷夫成功地消除了辐射计效应，用实验证明了光压的存在，他测出太阳光压的值与麦克斯韦的计算结果符合。

光照射在物体上，把动量传递给物体，表现为光压。这个光压的大小与光的动量密度、表面的反射系数以及入射角有关。当光垂直照射于完全吸收的物体上，表面所受光压强即等于p。当光垂直照射于一个完全反射面时，光压等于2p。也可从光子具有动量出发得到相同的结果。由此得出，(2-ε)J=p·c，其中ε为表面辐入系数,J为黑体辐入度，p为光压强（矢量），c为光速（矢量）。该公式由黑体辐射、冲量定理及狭义相对论得出。

量子解释

光压是射在物体上的光所产生的压强，也称为辐射压强（辐射压）。麦克斯韦依据经典电磁理论首先指出了光压的存在。由于光具有波粒二象性，光量子（光子）概念提出后，光的粒子性可以用来解释光压现象。光压是光子把其的动量传给物体的结果。由于光的粒子性，根据动量定理，光子具有动量hν/c，会对物体产生一定的压力。入射到物体表面后被吸收或者反射。大量光子长时间的作用就会形成一个稳定的压力。事实上由于光压的作用，光子会将部分的能量以动量的形式传递给物体，使物体的动能发生变化，而剩余的能量除一部分被转化成热能外，其余的则以反射光的形式辐射。

光的粒子性被大量实验证实。根据爱因斯坦等人的研究，电磁波遵从量子力学理论，因此光子具有表征质量。由物质波方程 λ=h/p=h/mv，可以推导出光子表征质量为m=h/λc。

由此可见，光子同时具有质量与速度，或者说光子具有动量。具有动量的大量光子，照射在物体上产生稳定的压强即为光压。

一般情况下，如果物体表面的反射系数为ρ，则在每秒内入射的全部N个光子中，有(1－ρ)N个被吸收，而ρN个被反射。

解释天体现象

光压在解释天体现象中有一定的作用，因为在一定条件下（例如强光照射下）小颗粒所受的光压可以与所受万有引力同数量级。当彗星在太阳旁通过时，它的尘粒与气体分子受到光压的作用，形成彗尾。

光压的值虽然很小，但对环绕地球的人造地球卫星来说，时间长了会使它逐渐偏离轨道，因此在设计人造地球卫星时就要考虑到这一点。

光压对于恒星有重要作用。恒星大都是发光的天体，万有引力使恒星收缩，而光压（辐射压）则使恒星膨胀。当万有引力大于光压时，恒星便会坍缩；当万有引力小于光压时，恒星便会膨胀。只有在万有引力与光压相等时，恒星才能够处在稳定状态，如今的太阳便是这样。

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