影子有没有重量?

影子大小与哪些因素有关(从科学角度分析影子有没有重量)(1)

在回答这个问题之前,我们先来了解一下影子为何物,它是如何形成的。

小的时候经常有些“踩影子”的游戏,那时候知识有限,只知道影子会随着物体的移动而移动,并且还会长高或缩短,一旦没有光或者到了树荫底下就会消失,后来才渐渐明白影子其实是光在传播的过程中由于受到物体的阻挡不能直接穿透而形成的阴影区域,它是一种光学现象。很显然,影子的定义中不难看出,影子这种光学现象是不可能有重量的。

在前面几个关于光有没有质量的问答中,我们讲到了光虽然没有静止的质量,但却有动质量,并且存在一定的光压,这一点可以通过根据光的能量公式E=hf和爱因斯坦质能方程E=mc²二者的变形公式求出m=hf/c²,即单个光子的质量。而具有动质量的大量光子照射在物体上产生稳定的压强即为光压。

影子大小与哪些因素有关(从科学角度分析影子有没有重量)(2)

由此可见,由于物体的阻挡,使得一部分光子被吸收或者反射,根据能量守恒定律可知影子所覆盖的区域受到的光压是极其的小,也就是说影子虽然没有质量,但是它能降低物体所受到的光压。

光压在我们的日常生活中虽然几乎不会涉及到,但在航天和天文观测中应用却较为普遍,因为宇宙空间具有高真空、高辐射以及飞行器高动能等特点,任何一点点看似微乎其微的力可能都会改变航天器的运动轨。

因此光压的值虽然很小,但对于人造地球卫星而言,由于日积月累的太阳辐射压力作用,会逐渐影响其运行轨道,因此在卫星的发射和监控中都需要注意。

而关于光压的利用目前科学界也有一些构想或实验,比如制造太阳光帆推进器、光压风车等等。

影子大小与哪些因素有关(从科学角度分析影子有没有重量)(3)

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