Czy światło potrafi pchać?

Pytanie

Pyta Grzegorz

Czy jeśli światło potrafiłoby pchać, a teoretyczny obiekt posiadający masę „potrafiłby być” pchany przez to światło, to czy uzyskałby prędkość tego światła?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Światło potrafi pchać. Demonstruje się to często w jednym ze szkolnych eksperymentów, w którym strumień światła wprawia w ruch niewielki wiatraczek umieszczony w naczyniu, z którego odpompowane zostało powietrze.

Tak samo pchać potrafią też fale elektromagnetyczne o innej długości niż widzialne światło. Efekt ten był wykorzystywany w akceleratorze SLAC w USA do rozpędzania elektronów do prędkości bardzo zbliżonej do prędkości światła – mniejszej od niej tylko o około jedną miliardową.

Masywny obiekt pchany przez światło może być przez nie rozpędzony do prędkości praktycznie równej prędkości światła $c$, ale nigdy dokładnie równej. Energia całkowita obiektu o masie $m$ poruszającego się z prędkością $v$ wynosi $E = mc^2/\sqrt{1-(v/c)^2}$. Z tego wzoru widać, że rozpędzenie masywnego obiektu do prędkości $c$ wymagałoby dostarczenia mu nieskończenie dużej energii, a to jest niemożliwe.