Si estoy flotando en el espacio y enciendo una linterna, voy a acelerar?

Question

Los fotones no tienen masa, pero que puede empujar las cosas, como se evidencia por láser de propulsión.

Puede fotones de empuje de la fuente de la que está emitiendo? Si sí, una más intensa linterna acelerar más en mí? ¿La longitud de onda de la luz de la materia? Es este práctico para el espacio de propulsión? No es desafiar la ley de conservación del momento?

Nota: Como John Rennie se mencionó, en la longitud de onda no importa, pero para una respuesta más precisa en relación a esto, ver los comentarios en DavePhD la respuesta .

Relacionados con los artículos de Wikipedia: Ion propulsor, el Espacio de propulsión

Answer 1

Puede fotones de empuje de la fuente de la que está emitiendo?

Sí.

Si sí, una más intensa linterna acelerar más en mí?

Sí

¿La longitud de onda de la luz de la materia?

No

Es este práctico para el espacio de propulsión?

Probablemente no

No es desafiar la ley de conservación del momento?

No

En el hecho de que la última pregunta es la clave, debido a que los fotones no llevar impulso (aunque dicen que no tienen masa). Los fotones, como todas las partículas obedecen a la relativista de la ecuación:

$$E^2= p^2c^2 + m^2c^4$$

donde para un fotón de la misa, $m$, es cero. Eso significa que el impulso del fotón viene dada por:

$$p = \frac{E}{c} = \frac{h\nu}{c}$$

donde $\nu$ es la frecuencia de la luz. Supongamos que usted tiene una linterna que emite luz con una potencia de $W$ y una frecuencia de $\nu$. El número de fotones por segundo es la potencia total dividido por la energía de un solo fotón:

$$n = \frac{W}{h\nu}$$

El cambio de momentum por segundo es el número posible de fotones multiplicado por el impulso de un solo fotón:

$$P/seg = \frac{W}{h\nu} p = \frac{W}{h\nu} \frac{h\nu}{c} = \frac{W}{c}$$

Pero la tasa de cambio del momento es sólo la fuerza, así que terminamos con una ecuación para la fuerza creada por la linterna:

$$F = \frac{W}{c}$$

Ahora usted puede ver por qué me has contestado a su pregunta sobre lo que tengo. La fuerza es proporcional a la luz de la linterna de energía, pero la frecuencia de $\nu$ anula así la frecuencia de la luz no importa. El Momentum se conserva porque es el impulso transportada por los fotones que crea la fuerza.

Como para la alimentación de las naves, su 1W linterna crea una fuerza de alrededor de $3 \times 10^{-9}$ N. tendría un staggeringingly intensa fuente de luz potencia de un cohete.

Answer 2

Puede fotones de empuje de la fuente de la que está emitiendo?

Sí, los fotones impulso y momentum debe ser conservada. La fuente es empujado en la dirección opuesta a la de los fotones.

Si sí, una más intensa linterna acelerar más en mí?

Sí, más fotones significa un mayor impulso.

¿La longitud de onda de la luz de la materia?

Sí, de menor longitud de onda de los fotones tienen un mayor impulso. $p = h / \lambda$

Es este práctico para el espacio de propulsión?

Posiblemente, ver Prospectivo de Fotones de Propulsión para el Vuelo Interestelar (o utilizar el sitio de descarga Alternativo para la pre-versión para imprimir ) El concepto de fotón de reciclaje se considera, para un potencial de mejora de empuje/relación de poder en varios órdenes de magnitud.

No es desafiar la ley de conservación del momento?

No, los fotones impulso en una dirección, la fuente tiene fuerza en la dirección opuesta, de modo que el momentum se conserva.

Answer 3

Esto no responder directamente a su pregunta, pero este está relacionado. Si usted está flotando en el espacio, los fotones que golpean también está ejerciendo una fuerza. Cuando flotan en el espacio de un gran número de fotones emitidos por el sol te pega. Estos fotones ejercer una fuerza, este mecanismo se conoce como la presión de la radiación. Esta fuerza es lo suficientemente significativa como para que usted realmente puede controlar una nave espacial con ella.

La NASA está haciendo que con el telescopio espacial Kepler. El telescopio espacial perdió una de sus ruedas de reacción. La reacción de ruedas se utilizan para alterar una nave espacial de la orientación. Con el resto de las ruedas de reacción, la orientación del telescopio puede ser controlado con la precisión necesaria para misiones científicas. La NASA ideado una manera de hacer uso de la presión de radiación para el control de la nave espacial de la orientación.

Answer 4

Ver Velas Solares http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_sail.

Como otros han dicho, esto es muy ineficiente de la energía-sabio, pero tiene la ventaja de ser puramente pasiva - no es necesario cargar con una fuente de energía, y pocas o ningunas piezas móviles a fallar.