Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
В приведённых выше выражениях сила П. д. с. формально задаётся значением напряжённости электрич. и магн. полей около частицы. Фактически эти поля ве являются полями падающего света, а получаются пра рассеянии света на частице и сильно отличаются от полей падающего света. Однако установлено, что иов-деромоторное действие изменённого рассеянием света слабо отличается от действия падающего на частицу света по той же причине, по к-рой самодействие в пост, электрич. поле не вызывает движения частиц.
В протяжённых средах на каждый элемент объёма действует сила F,причём р для сред имеет смысл дипольного момента элемента объёма. В этом случае вм-ражение для F определяет не только пондеромоторные, но и др. объёмные силы в среде, к-рые образуются потому, что р в среде имеет двойную зависимость от местоположения: через распределение пбля и через распределение диэлектрич. характеристик среды, если эта среда неоднородна. Величина силы П. д. с., составляющей часть объёмной силы, нанб. просто определяется для слабопоглощающих оптически изотропных сред в стационарных световых потоках:
f=—(?2уе+Я%|ц)/8л+[ЕН]/4лс,
где е — диэлектрическая и \х — магн. проницаемости. В этом выражении последнее слагаемое — сила Абрагама, а первое (гораздо большее второго, т. к. (л — I « 1) имеет ненулевое значение на границе кусочно-однород-ных сред. Эта составляющая такая же по форме, как и пондеромоторная сила в пост, электрич. поле, но по существу иная, т. к. определяет эффект излучения — давление света. Различие между описаниями разных сил одной ф-лой кроется в различии возможных распределений плотности полей излучения и постоянного электрического.
Исторически первоначально пондеромоторные силы объяснялись упругим натяжением силовых линий в среде, в связи с чем компоненты сил определялись через тензор натяжений Максвелла: /п =* д Tn^ldxу В результате интегрирования этого выражения по объёму тела компоненты силы П. д. с. могут быть представлены в виде потока импульса через поверхность тела: Fn — Ф TnjdSj- В общем случае для оптически анизотропных сред с произвольной частотной и пространственной дисперсиями диэлектрич. проницаемости, в частности для сильно поглощающих сред, представление силы П. д. с. через к.-л. тензор энергнн-нмпульса неизвестно.
П. д. с. вызывает как перемещение тел, так н их вращение вследствие сообщения светом момента импульса веществу. Так же, как и при сообщении импульса, вращающий момент сил создаётся как неспецнфиче-ским для излучения образом, так и благодаря свойствам излучения. Неспецпфич. эффект обусловлен анизотропией поляризуемости н несимметрией распределения поля. Специфич. эффект излучения вызывается изменением круговой полярнзацнн поля прн рассеяннн и поглощении циркулярно поляризованного света (см. Садовского эффект).
Концепция П. д. с. обычно применяется в линейной оптике. При описании механич. действия свёта высокой интенсивности, сопровождающегося нелинейными эффектами, пондеромоторные силы вообще ие выделяются, хотя иногда возможно обобщение понятия П. д. с. на случай зависимости восприимчивости атомов и молекул от интенсивности облучения (см. Нелинейные восприимчивости).
Лит.: T а м м И. E., Основы теории электричества, 10 изд., М., 1989; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982; Э ш к и н А., Давление лазерного излучения, «УФН», 1973, т. 110, с. 101; А с к а р ь-RH Г. A-, Движение частиц в луче лазера, там же, с. 115; Гинзбург В. Л., Угаров В, А., Несколько замечаний
о силах и тензоре энергии-импульса в макроскопической электродинамике. там же, 1076, т. 118, с. 175. С. Г. П ржи белье кий. ШШДЕРОМОТОРНЫЕ СЙЛЫ в звуковом поле— совокупность сил, действующих на вещество или тело, помещённое в звуковом поле. В П. с. вносят рклад переменное звуковое давление, пропорциональное амплитуде звука, и квадратичные эффекты — радиац. давление, силы Бьеркнеса (см. ни же), а также і;идроДииамич. силы, обусловленные движением среды 9 Звуковой волне. П. с. проявляются в действии звуковой волны на чувствит. элементы приёмников звука, ц УЗ-коагуляцин, диспергировании, кавитации, в возникновении акустических течений, усталости материалов, подвергающихся длит, воздействию интенсивного ,ркустич. излучения, во вспучивании границ раздела двух сред.
Сила, действующая на элемент объёма &V и равная где / — объёмная плотность П. с., определяется ’изменением импульса (см. Импульс звуковой волны) адемеита объёма ДV в единицу времени, равным импуль-jcyt втекающему в объём через его поверхность. Если .тензор плотности потока импульса — П^, то і-я компонента силы, действующая на объём AVt определяется выражением
5 HiV=j>nikdSk =(J)Illjt nkdS,
ДУ
Гдё dS — элемент поверхности, ограничивающий объём, it Yijt — внешняя по отношению к объёму нормаль. Соответственно этому сила, действующая на элемент поверхности dSt равна потоку импульса через него н определяется выражением UifdSfe. В частности, на поверхности единичной площади действует сила, г-я ком-нонента к-рой F\ = . Тензор плотности потока
