Photonenimpuls und Strahlungsdruck

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Man kann der elektromagnetischen Strahlung einen Impuls pro Volumseinheit $\mathbf{\pi}_{St}$, die Impulsdichte zuordnen
$\mathbf{\pi}_{St}=\frac{1}{c^2}\mathbf{S}=\varepsilon_0(\mathbf{E} \times \mathbf{B})$

$|\mathbf{\pi}_{St}|=\varepsilon_0 \cdot E \cdot B=\frac{\omega_{em}}{c}=I/c^2$

Werden Photonen von einem Körper absorbiert, übertragen die Photonen ihren Impuls. Wird das Photon reflektiert wird der doppelte Impuls übertragen. Die Impulsübertragen pro Sekunde und Flächeneinheit der von ebenen normal auf die Fläche einfallenden Strahlen entspricht dem Druck auf die Fläche und heißt Strahlungsdruck

$p_{St}=c \cdot |\mathbf{\pi}_{St}|=\varepsilon_0 \cdot E^2=\omega_{em} \hspace{1cm} \text{ in } \left[\frac{Ws}{m^3} \right]=\left[\frac{N}{m^2} \right]$

Eine Lichtmühle hat 'Paddel' die auf einer Seite absorbieren und auf der anderen reflektieren (doppelte Impulsübertragung), dadurch wird das 'Paddelrad' in Drehung versetzt. Handelsübliche Lichtmühlen [1] beinhalten ein Gas (z.B. Argon), die Lichtmühlen drehen sich dann in die andere Richtung, da die erwärmten schwarzen Flächen Energie durch Stöße mit den Argonatomen abgiebt. Das dadurch erzeugte Drehmoment ist um etwa drei Größenordnungen größer als das durch den Lichtimpuls verursachte.