ТИСК СВІТЛА - тиск, який чиниться світлом на відображають і поглинають тіла, частинки, а також окремі молекули й атоми; одне з пондеромоторних дій світла , Пов'язане з передачею імпульсу ел - магн. поля речовини. Гіпотеза про існування Д. с. була вперше висловлена І. Кеплером (J. Kepler) в 17 в. для пояснення відхилення хвостів комет від Сонця. Теорія Д. с. в рамках класичної. електродинаміки дана Дж. Максвеллом (J. Maxwell) в 1873. У ній Д. с. тісно пов'язано з розсіюванням і поглинанням ел - магн. хвилі частками речовини. В рамках квантової теорії Д. с.- результат передачі імпульсу фотонами тілу.
При нормальному падінні світла на поверхню твердого тіла Д. с. визначається формулою p = S (1 - R) / c, де S - щільність потоку енергії (інтенсивність світла), R - коеф. відбиття світла від поверхні.
Експериментально Д. с. на тверді тіла було вперше досліджено П. H. Лебедєвим в 1899. Осн. труднощі в експери. виявленні Д. с. полягали у виділенні його на тлі радиометрич. і конвективних сил, величина яких брало залежить від тиску навколишнього тіло газу і при недостатньому вакуумі може перевищувати Д. с. на дек. порядків. У дослідах Лебедєва в вакуумованому (~ 10-4 мм рт. Ст.) Скляній посудині на тонкій срібній нитки підвішувалися коромисла крутильних ваг із закріпленими на них тонкими дисками-крильцями, к-які і опромінювалися. Крильця виготовлялися з разл. металів і слюди з ідентичними протилежними поверхнями. Послідовно опромінюючи передню і задню поверхні крилець разл. товщини, Лебедєву вдалося нівелювати залишкова дія радиометрич. сил і отримати задовільний (з помилкою b20%) згоду з теорією Максвелла. У 1907-10 Лебедєв виконав ще більш тонкі експерименти з дослідження Д. с. на гази і також отримав гарну згоду з теорією.
Д. с. відіграє велику роль в айстр. і атомних явищах. У астрофізиці Д. с. поряд з тиском газу забезпечує стабільність зірок, протидіючи силам гравітації. Дією Д. с. пояснюються нек-риє форми кометних хвостів. До атомним ефектів належить т. Н. світлова віддача , К-рую відчуває збуджений атом при випущенні фотона.
У конденсується. середовищах Д. с. може викликати струм носіїв (див. светоелектрічеських ефект).
Специфічний. особливості Д. с. виявляються в розріджених атомних системах при резонансному розсіянні інтенсивного світла, коли частота лазерного випромінювання дорівнює частоті атомного переходу. Поглинаючи фотон, атом отримує імпульс в напрямку лазерного пучка і переходить в збуджений стан. Далі, спонтанно випускаючи фотон, атом набуває імпульс (світлова віддача) в довільному напрямку. При наступних поглинаннях і спонтанного випускання фотонів довільно спрямовані імпульси світловий віддачі взаємно гасяться, і, в кінцевому підсумку, резонансний атом отримує імпульс, спрямований уздовж світлового променя - резонансне Д. с. Сила F резонансного Д. с. на атом визначається як імпульс, переданий потоком фотонів з щільністю N в од. часу: 
, де 
- імпульс одного фотона, 
- перетин поглинання резонансного фотона, 
- довжина хвилі світла. При відносно малих щільності випромінювання резонансне Д. с. прямо пропорційно інтенсивності світла. При великій щільності N в зв'язку з кінцевим ( 
0) часом життя збудженого рівня відбувається насичення поглинання і насичення резонансного Д. с. (Див. насичення ефект ) .І тут Д. с. створюють фотони, спонтанно випускаються атомами із середньою частотою 
(Зворотного часу життя збудженого атома) у випадковому напрямку, який визначається діаграмою випускання атома. Сила світлового тиску перестає залежати від інтенсивності, а визначається швидкістю спонтанних актів випускання: 
. Для типових значень 
108 с-1 і 
0,6 мкм сила Д. с. F 
5 * l0-3 еВ / см; при насиченні резонансне Д. с. може створювати прискорення атомів до 105 g (g - прискорення вільного падіння ). Настільки великі сили дозволяють селективно управляти атомними пучками, варіюючи частоту світла і по-різному впливаючи на групи атомів, що мало відрізняються частотами резонансного поглинання. Зокрема, вдається стискати максвелловское розподіл за швидкостями, прибираючи з пучка високошвидкісні атоми. Світло лазера направляють назустріч атомному пучку, підбираючи при цьому частоту і форму спектра випромінювання так, щоб наиб. сильне гальмівну дію Д. с. відчували наиб. швидкі атоми через їх більшої доплерівського зсуву резонансної частоти. Іншим можливим застосуванням резонансного Д. с. є поділ газів: при опроміненні двокамерного судини, наповненого сумішшю двох газів, один з яких брало знаходиться в резонансі з випромінюванням, резонансні атоми під дією Д. с. перейдуть в далеку камеру.
Своєрідні риси має резонансне Д. с. на атоми, поміщені в поле інтенсивної стоячій хвилі . З квантової точки зору стояча хвиля, утворена зустрічними потоками фотонів, викликає поштовхи атома, обумовлені поглинанням фотонів і їх стимульованим випусканням. Середня сила, що діє на атом, при цьому не дорівнює нулю внаслідок неоднорідності поля на довжині хвилі. З класичні. точки зору сила Д. с. обумовлена дією просторово неоднорідного поля на наведений їм атомний диполь. Ця сила мінімальна в вузлах, де дипольний зараз не наводиться, і в пучностях, де градієнт поля звертається в нуль. Макс. сила Д. с. по порядку величини дорівнює F 
Ekd (знаки відносяться до синфазному і протифазні руху диполів з моментом d по відношенню до поля з напруженістю E). Ця сила може досягати гігантських значень: для d 
1 дебай, 
0,6 мкм і E 
106 В / см сила F 
5 * 102 еВ / см.
Поле стоячій хвилі розшаровує пучок атомів, що проходить крізь промінь світла, т. К. Диполі, що коливаються в протифазі, рухаються по разл. траєкторіях подібно атомам в Штерна - Герлаха досвіді . У лазерних пучках на атоми, що рухаються уздовж променя, діє радіальна сила Д. с., Обумовлена радіальної неоднорідністю густини світлового поля.
Як в стоячій, так і в біжить хвилі відбувається не тільки детерміноване рух атомів, а й їх дифузія в фазовому просторі внаслідок того, що акти поглинання і випускання фотонів - чисто квантові випадкові процеси. Коеф. просторів. дифузії для атома з масою M в біжучому хвилі дорівнює
.
Подібне розглянутому резонансне Д. с. можуть відчувати і квазічастинки в твердих тілах: електрони, екситон і ін.
Літ .: Лебедєв П. H., Собр. соч., M., 1963; Ешкін А., Тиск лазерного випромінювання, [пер. з англ.], "УФН", 1973, т. 110, с. 101; Казанцев А. П., Резонансне світлове тиск, там же, 1978, т. 124, с. 113.
С. Г. Пржібел'скій, Ю. А. Чистяков.
покажчик >>