驱动光压风车旋转的动力竟然不是光压

近日,微主从淘宝网上入手一台光压风车,计划用于“量子物理”方面的教学研究。用手电筒的光照射光压风车,叶轮就会旋转起来。利用宏观叶轮的旋转显示微观光压的存在,是一件非常有意义的事情。

淘宝卖家为光压风车营造的温馨的小资氛围,把光压风车渲染成科学与美学的完美组合体,我就忍不住淘了一个,人民币202元。

光压风车

微主小心地打开包装,取出光压风车,放在窗台上。在阳光的照射下,叶轮果然飞快地旋转起来。

常言说:内行看门道,外行看热闹。微主发现叶轮旋转的方向与光压驱动的方向恰好相反。

叶轮

自上而下观察,当光照射到叶轮上时,光子对黑色叶片的冲量为光子的动量,光子对白色叶片的冲量大于光子的动量,叶轮必然逆时针旋转。

而事实上,叶轮是顺时针旋转的。

原来,阳光照射叶轮时,涂成黑色和白色的两面对阳光的吸收能力不同,黑色的吸收能强,白色的吸收能力弱。阳光被吸收后产生大量的热。

玻璃泡内有非常稀薄的空气,黑色叶片吸收的光能多,温度升得快,周围的空气膨胀速度快,空气膨胀对叶片产生反向推动力,黑色叶片向后转,朝向光源的黑色叶片持续受到膨胀空气的推动作用,越转越快,当推动力与空气阻力相平衡时开始匀速转动。

可见,驱动“光压风车”旋转的并不是光压,而是热辐射。

而此装置的学名也不叫“光压风车”,而是“克鲁克斯辐射计”。

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