ДАВЛЕНИЕ СВЕТА.
К столетию открытия .
(Публикуется по материалам проф. Ф.П.Кесаманлы)

Гипотеза о существовании давления света была высказана в начале XVII века Иоганном Кеплером (1571-1630) для объяснения отклонения хвостов комет от Солнца. Теория явления в рамках классической электродинамики была создана в 1873 г. английским физиком Джеймсом Кларком Максвеллом (1831-1879).

Согласно теории Максвелла значение светового давления равно:

Давление света - одно из немногих световых явлений, которое одинаково хорошо объясняется как фотонной теорией света, так и электромагнитной теорией света. Предсказанные Максвеллом электромагнитные волны, экспериментально были получены и исследованы Г.Герцем в 1887 - 1888 годах. Им было показано, что скорость их распространения равна скорости света. Чтобы окончательно доказать тождество световых и электромагнитных волн, следовало решить экспериментально несколько задач:

  1. Найти свойства, общие для всех волн, и показать, что свет также обладает этими свойствами. С другой стороны, получить короткие электромагнитные волны и показать, что они обладают свойствами света.
  2. Доказать, что свет оказывает давление на твердые тела и газы, как это предсказывала теория Максвелла.

Эти задачи блестяще были решены русским физиком Петром Николаевичем Лебедевым.

В 1895 году он впервые создал комплекс устройств для генерирования и приема электромагнитных волн длиной 6 и 4 мм, установил их отражение, двойное преломление, интерференцию. Иначе говоря, экспериментально доказал, что электромагнитные волны обладают всеми свойствами световых волн. Наконец, в 1899 году он экспериментально измерил световое давление. При имевшихся в то время в распоряжении физиков интенсивностях световых потоков это представлялось чрезвычайно трудноисполнимым, если вообще возможным.

Прибор Лебедева представлял собой весьма чувствительные крутильные весы, подвижная система которых состояла из легкого каркаса с укрепленными на нем тонкими кружочками ("крылышками"), расположенными симметрично относительно оси. Одни крылышки были зачернены, а поверхность других была зеркальной. Вся система подвешивалась на тонкой упругой нити внутри закрытого стеклянного баллона, воздух из которого откачан. Крылышки освещались светом от вольтовой дуги, направленным на них специальной системой линз и зеркал. Значение светового давления на крылышки определялось по углу закручивания нити подвеса, регистрировавшемуся с помощью зеркального отсчета.

Давление света мало настолько, что для его надежного измерения необходимо было исключить влияние на крылышки всех других факторов, в частности, конвекционных токов воздуха и радиометрического эффекта. Влияние конвекционных токов воздуха было исключено Лебедевым путем создания в баллоне достаточно высокого вакуума, а влияние радиометрического эффекта - использованием в опытах очень тонких крылышек различной толщины: от 0,01 до 0,1 мм.

Давление на зеркальное крылышко (р = 1) оказалось вдвое больше, чем давление на зачерненное крылышко (р = 0). Первое сообщение о своих опытах Лебедев сделал 17 мая 1899 года на заседании Швейцарского научного общества, а в 1900 году он доложил о результатах своей работы на всемирном съезде физиков в Париже.

Доклад произвел большое впечатление. Уильям Томсон (лорд Кельвин) по этому поводу писал К.А.Тимирязеву: "Вы, может быть, знаете, что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами".

В 1907 году Лебедев подтвердил и давление света на газы. Опыты Лебедева экспериментально подтвердили электромагнитную теорию света Максвелла и вошли в историю физики как классический пример тончайшего физического эксперимента. Эти опыты принесли Лебедеву премию РАН и мировую славу. Они были настолько важны и интересны для мировой науки, что Лебедев был предложен в кандидаты на Нобелевскую премию. Но ранняя смерть Лебедева (14 марта 1912 г.) не позволила Нобелевскому комитету отметить его заслуги перед наукой (по положению Нобелевская премия посмертно не присуждается).