Pressione di radiazione

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La pressione di radiazione è la pressione che viene esercitata su un corpo quando esso è esposto ad una radiazione elettromagnetica. Ciò è dovuto al fatto che le onde elettromagnetiche, oltre a trasportare energia, trasportano anche quantità di moto. Quando questa viene assorbita, la pressione risultante è il rapporto tra la densità del flusso elettromagnetico e la velocità della luce. Se la radiazione viene totalmente riflessa, la pressione di radiazione viene raddoppiata. Ad esempio la radiazione elettromagnetica del Sole ha una densità di flusso di 1370 W/m² (la cosiddetta costante solare), quindi la pressione di radiazione (assorbita) è di 4,6 μPa.

La pressione di radiazione di una stella è determinata dal surriscaldamento della materia stellare da parte dell'energia, prodotta durante le reazioni termonucleari all'interno del nucleo, che non viene dispersa all'esterno sotto forma di radiazioni elettromagnetiche (luce) e calore. Tale pressione si oppone alla forza di attrazione gravitazionale che tende invece a farla collassare.

Scoperta[modifica | modifica wikitesto]

Il fatto che la radiazione elettromagnetica eserciti una pressione su ogni superficie esposta ad essa fu dedotto per via teorica da James Clerk Maxwell nel 1871 e verificato sperimentalmente da Lebedev nel 1900 e da Nichols and Hull nel 1901. La pressione è molto debole, ma può essere rivelata mediante un radiometro di Nichols.

Teoria[modifica | modifica wikitesto]

In generale un'onda elettromagnetica trasporta una quantità di moto pari a:

dove è l'intensità energetica trasportata da un'onda, mentre è la velocità della luce nel vuoto e la quantità di moto. Il rapporto fornisce dimensionalmente una pressione, ossia una forza riferita all'unità di area di superficie. Questa è detta pressione di radiazione:

Si può successivamente mettere in relazione con il campo elettrico o magnetico, ricordando che è l'intensità media dell'onda esprimibile come il valor medio assoluto del vettore di Poynting:

Se consideriamo un'onda elettromagnetica che incida normalmente su di una certa superficie, se questa assorbe l'energia trasportata dall'onda essa assorbe anche una quantità di moto . Se l'onda viene riflessa, la quantità di moto trasmessa sarà doppia, poiché l'onda viaggia ora nella direzione opposta.

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