Зміна сумарного імпульсу фотонів на поверхні А за одиницю часу визначить силу, що діє на поверхню.
Але зміна імпульсу одного фотона і сумарного імпульсу на поверхні залежить від стану поверхні. Якщо поверхня поглинає фотон, то зміна його імпульсу дорівнюватиме ;
якщо поверхня відбиває фотон, то зміна його імпульсу буде вдвічі більшою
Відповідно сумарний імпульс, переданий фотонами поверхніза час ∆t, дорівнюватиме
діюча сила
тиск на поверхню
(2)
де w— густина енергії світлового потоку.
Експериментально світловий тиск вперше виявив і виміряв ГТ. М. Лебедєв у 1900 р. Його досліди проводилися за такою схемою (рис. 6).
Рис. 6
В посудині з високим вакуумом 1 підвішувалася на тонкій скляній нитці 2система з двох дуже тоненьких пластинок 3і 4; в таких пластинках температура на обох поверхнях практично була однаковою, що при низькому тиску давало змогу усунути радіометричний ефект. Одна пластинка мала чорну, а друга — блискучу поверхню. Пластинка, на яку посилався пучок інтенсивного світла від електричної дуги, під дією світлового тиску зміщувалася. При цьому нитка підвісу закручувалася на деякий кут, який вимірювали за допомогою зорової труби і дзеркальця 5, прикріпленого до нитки. За величиною кута закручування обчислювали світловий тиск на пластинку.
Точними і винятково складними дослідами П. М. Лебедєв підтвердив теоретичні розрахунки світлового тиску. Зокрема, досліди показали, що тиск на блискучу пластинку вдвоє більший, ніж на чорну.
Світловий тиск дуже малий. Наприклад, тиск сонячного світла при нормальному падінні на чорну поверхню дорівнює 4•10-6 Па. Проте для дрібних частинок сила світлового тиску може перевищувати силу тяжіння частинки до Сонця. Справді, сила тяжіння частинки
де— густина матеріалу частинки; сила f1 пропорційна кубу радіуса Rчастинки; а сила світлового тиску
пропорційна квадрату радіуса частинки. Відхилення кометних хвостів від Сонця свідчить про їхній роздрібнений характер.