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光速很快没错，但光量子所具有的动量很小，在撞击过程中所能产生的光压极小，我们几乎没法感受到。光子的能量为： E=hf 其中h是普朗克常数，f是频率。另一方面，光子的频率f和波长λ的关系如下： f=c/λ 其中，c是光子的速度，即光速。据此，光子的能量表达式可改写为：E=hc/λ 又根据质能方程，光子的能量又存在如下的关系式：E=mc^2 从而可得：E=hc/λ=mc^2 化简可得：m=h/(cλ) 所以光子的动量为：P=mc=h/λ 可以看到，虽然光子不具有静止质量，但具有运动质量，只不过非常的小。以可见光为例，可见光的波长范围为380至780纳米，对于波长为500纳米的光子，其运动质量仅为4.42×10^-36 kg，而动量仅为1.325×10^-27 kg·m/s。这是单个光子的情况，如果光子数量很多的时候，它们所能产生的光压会有多大呢？下面以太阳为例做个简单估算。 在地球的运行轨道上，太阳的辐射通量为1361 W/m^2，所以地球上每平方米在每秒内接收到的太阳能为1361 J。假设光子与物体发生了正面的弹性碰撞，根据动量守恒定律可以得到如下的关系： P=2E/c=Ft，即F=2E/(ct) 代入数值可以计算出每平方米在每秒内所受到的光压为0.000009 N，或者相当于9 μN，这么小的压力，我们根本无法感受到。不过，我们会通过另一种方式感受到太阳光——热量。太阳光照射到我们的皮肤上，光子的动能将会转化成热量，所以我们会感觉太阳光很暖和甚至很热。 此外，虽然太阳光的光压很小，但这种微弱的推力可以推动太空中的太阳帆前进。只要太阳帆具有足够大的面积，并且加速足够长的时间，太阳帆就能获得很高的速度。例如，对于800 m×800 m的太阳帆，它在地球附近能够获得大约5.8 N的推力，经过连续3年的加速之后，速度可达45 km/s（旅行者1号的飞行速度为17 km/s），以这个速度飞向太阳系深处所需的时间将会大大缩短。 |
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