光压理论基础简介

光压很小，如果阳光直射到地面，并且光被地面全部吸收，那么地面所感受到的光压

也只有

4.5×10

光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压。也称为辐射压强。当物体完全吸收正

入射的光辐射时，光压等于光波的能量密度；若物体是完全反射体，则光压等于光波能量
密度的

2 倍。这个关系可以由经典电磁理论得到，也可以直接由光的量子理论得到。麦克斯

韦依据经典电磁理论首先指出了光压的存在。

1899 年，俄国物理学家列别捷夫用实验测得

了光压，证实了麦克斯韦的预言。光压的存在说明了电磁波具有动量，因而是电磁场物质性
的有力证明。爱因斯坦光子假设又进一步说明了光压存在的合理性。

一、测量光压的实验
列别捷夫所用仪器的主要部分是一用细线悬挂起来的极轻的悬体

R，其上固定有小翼 a

及

b，如图 1 示,其中一个涂黑，另一个是光亮的。将悬体 R 置于如图 2 所示的真空容器 G 内。

借助透镜及平面镜系统将由弧光灯

B 发出的光线射向小翼中的一个。由于作用在小翼上的

光压力，使悬体

R 转动。转动的大小，可借助望远镜及固定在轴线上的小镜观察到。移动双

镜能使光射在涂黑的小翼上。比较两种情况下悬体转动的大小，列别捷夫测得，涂黑表面所
受的光压力比反射表面所受的光压力小一半，与理论完全符合。

 

借助薄片

P1 使光流的一部分射到温差电池 T 上可以度量入射光能量的大小，因而可以对理

论作出定量的验证。

二、光压的量子理

论解释

按照光子说的观点，

光压是光子把它的动量
传给物体的结果。设频
率为

υ 的单色光，每秒

垂直入射到物体表面每
平方米上的能量为

E，

则每秒垂直入射到物体
表面每平方米上的光子
数为

N=E/(hυ)。因为每

一个光子具有动量

p= 

hυ/c，当光子被物体所吸收时，每个光子传给物体的动量为 p= hυ/c，如果入射光子全部被
物体所吸收，则物体表面每平方米在每秒内所获得的动量应等于

N·p=E/c。物体表面每平方

米在每秒内所获得的动量，即光作用在这个面上的光压为

E/c。当光子被物体所反射时，光

子的动量从＋

hυ/c 变到－hυ/c，则每个光子传给物体的动量为 2p=2 hυ/c。如果入射光子全部

被物体所反射，则作用在物体表面上的光压力为

N·2p=2E/c。