光以每秒30萬公里的速度,照在你的身上,為什麼感覺不到疼
上周末和老同學們聚會,除了吃飯喝酒,剩下的就是天南地北的胡侃亂吹,不知不覺聊到了夏天這話題,小時最喜歡的就是夏天,一放暑假那可是小伙們最能皮的時候,抓魚,下河洗澡,抓蜻蜓,放牛等等,每天都能換著花樣玩,那一個個被太陽曬的,用一句話來形容,皮膚很像臘肉,還是煙熏過的那種感覺。
小時候似乎對高溫耐受力很強,根本不怕曬,現在的大夏天不待空調房感覺都不能活一樣,那毒辣的陽光照在身上簡直要命,就在這時,有人提到,太陽光速度每秒大約30萬公里,如此之快的速度照射到身上為毛沒有感覺,你們知道光對物體是有力的作用嗎?我驚詫道:這麼神奇,光也有壓力?
大家開始紛紛議論……物體的質量隨著速度的增加而增大,當速度接近光速時,它的質量將趨於無窮大啊?,要是這樣,我們豈能活命?除非光子沒質量,但是沒質量又哪來的光壓啊?
大家每天都能見到光,白天的太陽光,晚上的照明燈光,生活處處需要光,我們對光的了解除了夜晚的的照明,利用光能發電,植物的光合作用等等。那大家知道嗎,平時我們所見到的光也是有壓力的,只是感覺器官的限制而感覺不到。大自然真神奇!
什麼是光壓呢?光壓指的就是光照射在物體表面上對物體表面所產生的壓力,也稱作輻射壓強。當物體完全吸收正入射的光輻射時,光壓就等於光波的能量密度;假如物體是完全發射體,則光壓就等於光波能量密度的2倍。太陽照在地球上的光壓大概是5×10-6牛/米2,這個壓強很小,人體是無法感覺到的。
早在1748年,歐拉即已指出光壓的存在。偉大的天文學家開普勒曾因彗星的尾巴為什麼背著太陽而感到迷惑,太空是真空的,沒有風和其它因素的影響,他大膽的猜想,光是有壓力的。但是沒有實驗證明,所以也就是個假說。
直到1899年,俄國物理學家列別捷夫首次測量出來。他是如何測量出來的呢?實驗很簡單,用一根細線掛超輕的物體R,上面固定兩個小片a及b,就像圖1那樣,a是黑色的,b是光亮的。
將物體R放到圖2的真空容器里,用B發出的光線照向a或者b。由於光壓的作用,R就會轉動。由此可以說明光壓確實存在。當然,列別捷夫進一步所測得的結果是塗黑表面所受的光壓力比反射表面所受的光壓力小一半。所以要想人體感受到光壓,可能只有在真空環境里才有可能,還要保證感官超級超級超級靈敏,但這也是不可能做到的。(你們千萬別說讓小編去試試,第一小編沒錢買真空裝置,第二小編皮糙肉厚肯定也感受不到。)
早期對光壓的研究也只能局限於猜想、假設和一些小實驗,然而到了近期,時代不斷進步,科技不斷發展,隨著在量子理論、測量儀器以及激光技術等方面取得了很大進步,對於光壓的研究也到了一定的成熟階段,在物理原子、航天科技以及生命科學等方面有著極為廣闊的應用空間和潛力。
有人說光是由光子組成的,既然光子沒有質量,即使光子有粒子性,根據動量守恆定律,與物體碰撞應該產生不了力,也就沒有光壓的存在了。對於這個見解其實是錯誤的。
光子是很奇異的,要麼以恆定的速度運動,要麼不存在。而且光子的靜止質量為零,否則的話其動質量將會無窮大,那就太可怕了,你想想一個有質量的物體以每秒30萬公里的速度朝你飛來,會咋樣?
只有質量為零,才能達到光速,自然界中還未曾發現有質量的物體能達到光速的。光子運動就有了動質量也就是動量,這確實存在的。愛因斯坦也曾說過,光子的靜止質量為零,光子以光速運動,並具有能量、動量、質量,所以也就有了光壓了。
我們在思考這方面的時候,不能用經典的頭腦去思考,要看看愛因斯坦的狹義相對論你大概就會明白。
那麼光壓的應用有哪些呢?
1光學鑷
簡單地講就是以光壓作為基礎對生物粒子的捕陷、操縱技術及器件。在生物細胞檢選、細胞的顯微操作與加工、免疫學、遺傳學以及分子生物學研究方面有非常高的研究價值。
2同位素分類
這個我們在高中化學有所接觸。藉助光的輻射壓力來實現同位素的分離。
3激光清洗
例如在加工微電子的過程中,很容易沾污,常使50%的集成電路失效。這個非常煩人,因此,利用激光光壓進行清洗是最有效最快捷的方法,由此半導體技術、計算機磁碟技術、光碟技術得以飛快發展。
4激光冷卻原子
研究人員在原子物理的研究中,需要對單個孤立原子進行觀察和測量,科學家們渴望得到一種能使原子處於靜止而且無相互作用的理想狀態。由此利用光壓發明激光冷卻原子技術,從而很好地控制原子的運動。
小夥伴們,對於光壓你們現在了解了么?知道為什麼我們感覺不到光壓了吧?科技是不斷在發展,人類不斷在進步,光壓已經應用到生活的方方面面,由於接觸的少,我們可能還不知道它的作用和奧秘,相信在不久的未來,光壓效應必將站在科學研究領域的前沿。
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