Photonen haben keine Masse, und doch üben sie über den Strahlungsdruck eine Kraft auf alles aus, wovon sie reflektiert werden. Daher muss das Objekt auch eine gleiche und entgegengesetzte Kraft auf das Photon ausüben.
Wenn Arbeit also Kraft mal Entfernung ist, muss dies irgendeine Art von Arbeit leisten. Aber ich weiß nicht, wie ich es berechnen soll, weil ich nicht weiß, welche Entfernung ich verwenden soll. Ich denke, die Arbeit könnte sehr hoch sein, denn mit Lichtgeschwindigkeit zu fahren und dann plötzlich die Richtung umzukehren, wäre ein Delta v von 2c, das eine extreme Beschleunigung und damit eine extreme Kraft erfordert (eigentlich extreme F / m, aber die Photonenmasse ist Null.. .).
(Ich muss das einwerfen): Außerdem, warum sollte das kein Perpetuum Mobile sein?
Ein Photonenstrom, der von einem perfekten Spiegel reflektiert wird, verrichtet trotz des Strahlungsdrucks keine Arbeit am Spiegel, es sei denn, der Spiegel bewegt sich (möglicherweise aufgrund des Strahlungsdrucks). Es findet keine Energieübertragung von den Photonen auf den Spiegel statt. Dies ist vergleichbar mit dem Druck von Gasmolekülen an der Wand eines Behälters, der sich nicht bewegt. Bewegt sich der Spiegel mit der Geschwindigkeit v in Richtung des Photonenflusses, erfahren die reflektierten Photonen eine Dopplerfrequenzreduktion und damit einen Energieverlust, der dem Spiegel mitgeteilt wird.
Versuchen Sie nicht, es mit Kräften zu berechnen, sondern mit Energie und Impuls. Zuerst Impuls erhalten: Mehrere Photonen treffen auf einen Spiegel auf der Erde und prallen zurück. Technisch gesehen ändern sie ihre Frequenz um einen winzigen Betrag, aber was die Impulserhaltung betrifft, ist das vernachlässigbar. Der Spiegel (plus der Planet, an dem er befestigt ist) erhält eine gleiche Impulsänderung in die entgegengesetzte Richtung. Daraus lässt sich die Geschwindigkeitsänderung der Erde berechnen.
Dann können Sie mit dieser Geschwindigkeit die Änderung von KE der Erde (im Rahmen oder ursprünglich in Ruhe) berechnen, die Ihnen durch Energieerhaltung den Energieverlust des Photons geben wird. Und offensichtlich können Sie daraus die Frequenzänderung errechnen.
Es wird winzig sein. Wirklich winzig. Weshalb es allgemein ignoriert wird, weil es fast nie eine Rolle spielt. Aber streng genommen haben Sie Recht, wenn Sie es ignorieren, bedeutet dies, dass Sie den Energieerhaltungssatz verletzen. Ist nur, dass es in den meisten Fällen keinen Unterschied macht, es "richtig" zu machen, sondern mehr Arbeit ist, warum nicht die Berechnungen vereinfachen und das gleiche Ergebnis erhalten?
Stellen Sie sich das so vor: Ein Photon bewegt sich mit drei Impulsen auf den Spiegel (oder Sonnensegel!) zu . Unter der Annahme einer perfekten Reflexion wird es vom Spiegel abprallen und den Weg zurückgehen, den es gekommen ist, jetzt mit Schwung . Somit wird es eine Dynamik von übertragen haben zum Spiegel.
reversing direction, would be a delta v of 2c. Da in diesem Fall die Masse erhalten bleibt, entspricht dies einer Änderung des Impulses um 2p. Da das Photon aber masselos ist, sollte es überhaupt keinen Impuls haben.
Chemomechanik