Basiswissen

Wenn Licht oder auch andere Strahlung auf einen Körper trifft, erfährt dieser Körper einen Druck im Sinne einer Kraftwirkung. Bereits Johannes Kepler hatte das im 17ten Jahrhundert als Ursache von Kometenschweifen vermutet^[1]. Der Strahlungsdruck kann sowohl aus einem Teilchen, wie auch dem Wellenmodell von Licht hergeleitet werden. Das wirft zwei interessante Fragen auf: a) hat Licht eine Masse^[2] und b) hat Licht einen Impuls^[3]? Das Thema wird ausführlicher behandelt im Artikel zum Photonenimpuls ↗

Fußnoten

[1] Johannes Kepler: De cometis. 1619.

[2] Photonen ordnet man heute keine Masse mehr zu. Sie haben keine Ruhemasse, die man etwa in Kilogramm angeben könnte. Siehe dazu Lichtmasse ↗

[3] Tatsächlich ordnet man Photonen aber auch ohne Masse einen Impuls zu. Der Impuls p eines einzelnen Photons wird berechnet über die Formel h·f/c oder alternativ über h/l. Siehe mehr dazu Photonenimpuls ↗

[4] Im Jahr 1874 veröffentlichte der Londoner Physik Crooke die Idee einer Lichtmühle zum Nachweis von Strahlungsdruck. Obwohl zunächst einleuchtend, kann die Lichtmühle aber nicht über Strahlungsdruck erklärt werden. Crookes ursprüngliche Argumentation war falsch: Crookes, William: On Attraction and Repulsion Resulting from Radiation". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 164: 501–527. Veröffentlicht im Jahr 1874.

[5] Lebedew, P. (1901), Untersuchungen über die Druckkräfte des Lichtes. Ann. Phys., 311: 433-458. https://doi.org/10.1002/andp.19013111102

[6] E. F. Nichols and G. F. Hull: A Preliminary Communication on the Pressure of Heat and Light Radiation. In: Phys. Rev. (Series I) 13, 307 – Published 1 November 1901.

[7] Im Jahr 1916 veröffentlichte Albert Einstein theoretische Gedanken zum Rückstoß, den Atome bei der Aussendung und beim Einfang von Photonen erfahren müssten: Albert Einstein: Zur Quantentheorie der Strahlung. Zuerst abgedruckt in den Mitteilungen der Physikalischen Gesellschaft Zürich. Nr. 18. 1916. Später auch veröffentlich in: Physikalische Zeitrschrift. XVIII. 1917.

[8] Otto Frisch: Experimenteller Nachweis des Einsteinschen Strahlungsrückstoßes. In: Zeitschrift für Physik 86, 42-48 (1933).

[9] Bei einer optischen Pinzette übertragen Photonen Impuls auf transparente Teilchen und halten sie darüber in einem engen Raumbeeich fest: A. Ashkin: Acceleration and Trapping of Particles by Radiation Pressure. In: Physical Review Letters. Band 24, Nr. 4, 26. Januar 1970, S. 156–159, doi:10.1103/PhysRevLett.24.156.

[10] Bericht über das Projekt LightSail2 der Planetary Society der USA (Know the cosmos and our place within it.): LightSail, a Planetary Society solar sail spacecraft. Abgerufen am 5. Juni 2024. Online: https://www.planetary.org/sci-tech/lightsail