Hvorfor drejer et radiometer, når der blinker lys på det?

1. Strålingstryk:

Stråling, herunder lys, bærer momentum. Når lys rammer en overflade, udøver det en lille kraft kendt som strålingstryk. Denne kraft er ubetydelig for de fleste makroskopiske objekter, men bliver betydelig, når man beskæftiger sig med sarte strukturer udsat for intenst lys, såsom vingerne på et radiometer.

2. Konstruktion:

Et radiometer består typisk af flere letvægtsvinger eller arme, der hver er fastgjort til en central spindel. Skovlene er normalt tynde, sorte på den ene side og hvide eller reflekterende på den anden. Denne asymmetri er afgørende for radiometerets funktion.

3. Sort-hvide overflader:

Den sorte side af bladene absorberer en større del af lysenergien sammenlignet med den hvide eller reflekterende side. Denne forskel i absorption fører til en variation i temperaturen mellem de to sider af vingene.

4. Termisk udvidelse:

Når de sorte overflader varmes op, får de luftmolekylerne i nærheden af ​​dem til at bevæge sig hurtigere og udvide sig. Molekylerne kolliderer hyppigere med de sorte overflader, hvilket skaber et højere tryk på den side af vingen.

5. Strålingstryk og -rotation:

Fordi lyset har en stærkere effekt på de sorte overflader, studser gasmolekylerne fra dem med mere kraft sammenlignet med de hvide overflader. Denne ubalance i tryk mellem de sorte og hvide sider resulterer i en nettokraft, der virker på vingen. Kraften får vingen til at dreje rundt om spindlen.

6. Kontinuerlig centrifugering:

Da radiometeret konstant udsættes for lys, oplever vingene en kontinuerlig termisk udvidelse og trykforskel, hvilket fører til kontinuerlig rotation af enheden. Den roterende bevægelse er direkte relateret til intensiteten af ​​lys, der falder på radiometeret.

Det er vigtigt at bemærke, at rotationen af ​​et radiometer ikke er forårsaget af vind eller luftstrømme. I stedet er det et direkte resultat af samspillet mellem lys og de specialdesignede skovle, der viser de håndgribelige effekter af strålingstryk.