Presión de radiación

[leo_ro]

¿Que es eso de la presión de radiación? Si, sabemos que las ondas EM transmiten energía y momento, por ejemplo un átomo cualquiera que es expuesto a una onda electromagnética (supongamos luz visible) esta onda interacciona debido a su longitud de onda con los electrones de valencia y adquieren la suficiente energía para aumentar su nivel energético absorbiendo completamente un fotón $NE=hf$ y luego emitiéndolo. Ese cambio de momento se transmite al átomo.
Cuando ponemos un objeto al sol aumenta su temperatura (pero no queda aplastado) y esto es debido a lo expuesto anteriormente. Por ejemplo en un sólido, cada átomo de la superficie absorbe y emite radiación cambiando su momento y energía y esta es transmitida a los demás átomos internos. Pero ese cambio de momento varía en cuanto dirección y módulo en cada átomo, es un movimiento browniano en donde en promedio la suma del momento ganado, por la radiación, de cada átomo de este sólido es cero porque son en direcciones aleatorias y diferentes.
Entonces ¿cómo se puede hablar de presión de radiación? Si, sé que el fenómeno fue demostrado pero ¿como sería entonces? Lo único que queda es que la suma de los momentos no sea cero sino que halla una dirección, que por lógica sea la del rayo, con mayor influencia. Aún así me parece muy complicado que a todos los átomos internos experimenten el mismo sentido de fuerza transmitida de los átomos de la superficie, los que interaccionaron con los fotones.

[pod]

Re: Presión de radiación

No queda aplastado porque la presión de radiación no es suficiente para aplastarlo.

En un sólido, los átomos tienen unas interacciones muy fuertes que hacen que cualquier fuerza que se aplique a la superfície se transmita al resto de átomos. Por eso tú puedes empujar un objeto sólo por la superficie y el objeto se mueve en su conjunto, no necesitas empujar todos los átomos del objeto individualmente.

Básicamente, lo mismo que poner un objeto al viento. La corriente de aire hace que la presión sea mayor por un lado que por el otro, pero el objeto (normalmente) no se aplasta, como mucho se desplaza en su conjunto. Como un barco.

Existe la idea teórica de hacer una vela solar, básicamente un espejo que refleja la luz. Esta vela sería empujada por la presión de radiación. Los cálculos muestran que podría alcanzar velocidades muy altas, aunque tardaría bastante en ello (poca aceleración). Eso seria porque la presión de radiación es muy pequeña, y por lo tanto produciría una fuerza muy pequeña, pero durante mucho mucho tiempo.

[abuelillo]

Re: Presión de radiación

Solo puntualizar que la vela solar no es una idea teorica, sino que esta en fase experimental, la NASA lanzara una el año que viene, y la sonda espacial japonesa Ikaros llego a Venus hace 3 años usando una vela solar como medio parcial de propulsion.

[leo_ro]

Re: Presión de radiación

Cuando una onda electromagnética interacciona con un cuerpo se darían los dos fenómenos el calor y la presión de radiación.

$\dst T=\sqrt[4]{\frac{I}{\varepsilon \sigma }}$ y $\dst Pr = \frac{I}{c }$

En donde para una misma intensidad el aumento de la temperatura es mucho mayor que la presión de radiación. Pero ambos fenómenos son debido a la fuerza que la onda ejerce sobre la superficie del material.

En un sólido, los átomos tienen unas interacciones muy fuertes que hacen que cualquier fuerza que se aplique a la superfície se transmita al resto de átomos. Por eso tú puedes empujar un objeto sólo por la superficie y el objeto se mueve en su conjunto, no necesitas empujar todos los átomos del objeto individualmente.

Si sigo un razonamiento lógico, es la misma fuerza sobre la superficie del cuerpo la que produce un aumento de la temperatura y una presión. El momento que le transmite la onda a las partículas es: $\Delta p= \frac{S.A}{\Delta t c }$ en la absorción. Para que la presión se transmita, la fuerza de las partículas de la superficie ${i}_{0}$ deberá transmitirse a las siguientes partículas ${i}_{1}$ en la misma dirección y así sucesivamente hasta las partículas de la superficie interior ${i}_{n}$. Pero entendiéndose que las fuerza intermoleculares pueden ser modeladas como resorte ideales, las partículas ${i}_{1}$ no solo transmiten momento a las partículas ${i}_{2}$sinó también a las que están en su mismo nivel $\dst {i}_{1'}$. Por lo que el momento no solo se transmite en una dirección sino en todas las direcciones. Y esto es lo que produce el aumento de la temperatura. Así que para que halla una presión en una dirección (la de la onda) el momento transmitido a traves de las partículas deberá ser mayor en una dirección y efectivamente así pasaría. Es decir, $\dst \Delta {p}_{{i}_{1}{i}_{2}}>\Delta {p}_{{i}_{1}{i}_{1'}}$