09 تاسعًا: القوة التي تؤثر بها الفوتونات على الأسطح

- افترض حزمة فوتونات تسقط على سطح وتنعكس عنه بمعدل N فوتون في الثانية.
- كل فوتون منعكس يتغير في كمية حركته بمقدار \(2 h ν / c\).
- القوة المؤثرة على السطح = التغير في كمية الحركة في الثانية:
\[\begin{gathered}F = \dfrac{2 P_{w}}{c}\end{gathered}\]
حيث \(P_{w}\) قدرة حزمة الفوتونات (بالواط) الساقطة على السطح.
- هذه القوة صغيرة جدًا فلا تؤثر ملحوظًا في سطح كبير الكتلة كحائط.
- لكن تأثيرها كبير على إلكترون حر لصغر كتلته وحجمه، فتقذفه بعيدًا، وهذا هو تفسير ظاهرة كومتون.
✍️ أمثلة محلولة
مثال 3: احسب القوة التي يؤثر بها شعاع قدرته 1 W عندما ينعكس عن حائط. الحل:
- \[\begin{gathered}F = \dfrac{2 P_{w}}{c} = \dfrac{2 \times 1}{3 \times 10^{8}}\end{gathered}\]
- \[\begin{gathered}F = 6.7 \times 10^{-9} N\end{gathered}\] (قوة ضئيلة جدًا لا تكاد تؤثر في الحائط)
مثال 4: محطة إذاعية قدرتها 50 kW تبث على تردد 100 MHz. احسب عدد الفوتونات المنبعثة في الثانية. الحل:
- طاقة الفوتون \[\begin{gathered}E = h ν = 6.625 \times 10^{-34} \times 100 \times 10^{6} = 6.625 \times 10^{-26} J\end{gathered}\]
- عدد الفوتونات في الثانية \[\begin{gathered}N = \dfrac{P_{w}}{E} = \dfrac{5 \times 10^{4}}{6.625} \times 10^{-26}\end{gathered}\]
- \[\begin{gathered}N \approx 7.5 \times 10^{29}\end{gathered}\] فوتون / ث