光子風車？氣體壓力差造成旋轉|最新文章

光子風車？氣體壓力差造成旋轉

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周祥順｜海洋大學光電學研究所

光可以使扇葉轉動嗎？讓我們做一個有趣的實驗。桌上有一個玻璃燈泡，燈泡中有四片可自由轉動的金屬片。金屬片一面為黑色，另一面為銀白色。打開手電筒讓光照在金屬片上，金屬片便會快速轉動，彷彿是光子風車。仔細觀察，金屬片轉動時銀白色面在前，黑色面在後。

為什麼光可以使金屬片轉動呢？這與氣體分子的行為有關。氣體分子撞擊金屬片會對金屬片施力，氣體分子速率愈大撞擊力愈強（想想看被高速球擊中的情形）。金屬片的黑色面會吸光而銀白色面會反光，因此黑色面附近的氣體溫度比銀白色面附近的氣體溫度高。

根據氣體動力論（kinetic theory of gases），溫度愈高氣體分子速率愈大，因此黑色面附近的氣體分子速率比銀白色面附近的氣體分子速率大。如前文所述，氣體分子速率愈大撞擊力愈強，因此黑色面受到氣體分子撞擊力較大，兩面的壓力差使金屬片轉動。轉動時銀白色面在前，黑色面在後。

氣動力(4) 壓力(28)

光子風車？氣體壓力差造成旋轉

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