為什麼會有光壓？

01-15

光是由光子組成的，既然光子沒質量，即使光子有粒子性，根據動量守恆，與物體碰撞應該產生不了力吧。

回校再次更新。

題主對光質量和動量的理解存在很大的錯誤。

光子並非沒有「質量」，而是沒有「靜止質量」。可以粗略地理解為光子一旦停止運動就消失了。

光子是有質量的，由於光是高速運動的，需要用相對論來計算質量，所以其滿足E＝mc^2。單個光子的能量為E=hf，於是光子質量為m=E/c^2=hf/c^2=h/cL。

這裡，f是光的頻率，L是光子波長，c是光的速度，h是普朗克常數。例如，600nm的光子，質量大概3.68×10^(-36)kg 這個質量非常小，一般難以探測。

光當然也有動量。滿足p＝mc＝h/L＝E/c＝hf/c。光壓就是用這個公式計算出來的。

例如一束強度1W/m^2 的光被鏡子完全反射，鏡子受到的壓強為2p/t＝2E/t/c＝6.667×10^(-9) N/m^2。

然而，計算光壓，並不需要用到光的量子化，經典電磁理論已經可以預言光壓的大小。所以早在光子提出之前，人們就已經可以理解並計算光壓了。計算光壓，需要用到麥克斯韋張量，這個大學電動力學課程才會學到。但是光壓的理解，只需要用到高中的知識，用安培力或者洛倫茲力即可理解。

理論示意圖：

上面是光（電磁波）的經典電磁場示意圖。光具有相位相同的，相互垂直的電場和磁場。

左下是安培力理解：光照射到物質表面，光含有的電場驅動物質內的帶電粒子形成電流（對於介質是極化電流，對導體是自由電流），然後在光的磁場的作用下受到安培力，從而受到光壓。

安培力的本質可以用洛倫茲力理解。

示意圖右下是照洛倫茲力理解：光含有的電場，使得介質中的電荷運動，而它們運動就會在光的磁場中受到洛倫茲力。

上面的理論可以用來理解光壓，也可以用來計算光壓(後面有PEC鏡子光壓的推導，學過大學物理的知友可以看看)，但如果要用上面的方法嚴格計算複雜體系的光壓，需要用到更多的電動力學知識，不如動量法來得簡便。

2016-02-16 更新，看懂以下推導需要基本的電磁學/電動力學知識。

我們用安培力方法計算一下理想電導體（Perfect Electric Conductor - PEC）反射鏡的光壓：

理想電導體反射鏡，在反射強度為I的正入射光時，表面電流密度滿足：

於是我們得到，此時PEC鏡子受到的安培力形成的壓強（時間平均）為：

這裡為了區分電場和能量，電場用粗體E，能量用斜細體E

我們用動量變化法重新計算一次，單位體積光束含有的（時間平均）能量E和動量p為：

從而計算出，PEC鏡子受到的光壓為：

可以看出，用安培力法和動量法計算出的理想電導體（PEC）鏡子受到的光壓是完全相同的！

這也回答了評論區提出的問題：動量變化和安培力這兩種計算光壓的方法，是一致的。

經典的動量守恆是動量mv，但是粒子具有場，場具有動量。則動量守恆是粒子動量mv和場的動量這兩個量守恆。

光的動量mv為零但電磁場具有動量，光照在物體上，電磁場的動量傳遞到物體上，物體的動量發生了變化，這相當於一個力作用於它上面。雖然小，但可以依靠儀器測量和演示。

量子力學中，光表現為波，用波數來度量的，波數越大動量越大，動量守恆仍成立。

光子的動量不是你按照經典力學來走的。當然，你可以認為光子運動有了動質量，這麼算下來形式上符合。

所謂光壓就是動量守恆的結果。這不是光子和物體之間的「力」。哦，當然，量子力學就不討論「力」。這是個把許多複雜東西打包走了的殼子。動量守恆上來說沒問題。不過你其實可以把這個效果看作是發光的物體與受光壓物體之間的一種相互作用。

光子沒有靜質量，但是有動質量，動量變化就能產生力。

其中的m是相對論質量

ps:由普朗科的物質波公式波長等於普朗科常量除以動量可得光子動量，由光子碰撞即可產生光壓

光子有動量，所以可以產生力。

光子的動量p為：

$p=frac{h}{lambda}$

其中h是普朗克常數，而 $lambda$ 為光的波長。

親，運動的光子是有動量的，但此時p=m*v這個公式已經不適用了。

這個疑問在初學動量守恆的時候肯定會有，隨著學歷的增加，後來就會慢慢地發現...........

你已經不用學這個了

//不要問我為什麼這麼回答

//我只是一個必修大物的工科狗

找本大物看看吧，靜質量為0的玻色子。