Задание 968C16: Корпускулярно-волновой дуализм

Модель: световой импульс падает по нормали на идеальное зеркало и полностью отражается. Система отсчёта связана с зеркалом; ось Ox направим вдоль падающего луча к поверхности. Давление понимаем как среднее за длительность импульса. Изменением частоты отражённого света и движением зеркала пренебрегаем.
При расчёте используем h = 6,6·10⁻³⁴ Дж·с, c = 3·10⁸ м·с⁻¹, e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл, mₑ = 9,1·10⁻³¹ кг; 1 эВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж.
1. Начальная проекция импульса фотона p_x = εc⁻¹, конечная — −εc⁻¹. Изменение импульса фотона равно −2εc⁻¹. По закону сохранения импульса зеркало получает положительный импульс 2εc⁻¹. Для всех фотонов с общей энергией W:
Δp_зерк = 2Wc.
2. Средняя сила давления F = Δp_зеркτ, давление p = FS. Таким образом
p = 2WcτS.
Подстановка W = 3 Дж, τ = 10 нс = 10⁻⁸ с, S = 10 см² = 10⁻³ м²:
p = 2·3 Дж3·10⁸ м·с⁻¹·10⁻⁸ с·10⁻³ м² = 2000 Па.
3. Проверка. Зеркало получает импульс 2·10⁻⁸ Н·с; за 10⁻⁸ с это соответствует средней силе 2 Н. Деление на 10⁻³ м² даёт 2000 Па. При полном поглощении без отражения результат был бы вдвое меньше: отражённый фотон меняет направление, а не просто теряет свой начальный импульс.

Ответ: 2,0·10³ Па.