پاسخ فعالیت 14 فصل 4 فیزیک دهم

پاسخ تشریحی و گام به گام [فعالیت ۴-۱۴] [فیزیک] [دهم] چرخش پرتوسنج یا **رادیومتر کروکس**، پدیده‌ای جذاب است که دلیل آن برخلاف تصور اولیه، فشار مستقیم نور نیست، بلکه یک اثر حرارتی پیچیده‌تر است. **باور غلط رایج:** بسیاری فکر می‌کنند که فوتون‌های نور مانند گلوله‌های کوچکی به پره‌ها برخورد کرده و آنها را هل می‌دهند (فشار تابشی). اگر اینطور بود، باید سمت سفید (که نور را بازتاب می‌دهد و تغییر تکانه بیشتری ایجاد می‌کند) بیشتر هل داده می‌شد. اما در عمل، پره‌ها از سمت **سیاه** رانده می‌شوند. **توضیح علمی صحیح:** دلیل اصلی چرخش، اثری به نام **خزش گرمایی (Thermal Creep)** یا **اثر رادیومتری** است که به سه عامل کلیدی بستگی دارد: 1. **جذب متفاوت گرما:** * سطح **سیاه** پره‌ها، بخش بیشتری از انرژی نور (تابش) را **جذب** می‌کند و در نتیجه **گرم‌تر** از سطح سفید می‌شود. * سطح **سفید**، بخش بیشتری از نور را **بازتاب** می‌کند و نسبتاً **سرد** باقی می‌ماند. 2. **وجود خلاء جزئی:** * حباب شیشه‌ای کاملاً خالی نیست، بلکه یک **خلاء جزئی** (فشار بسیار کم) در آن وجود دارد. این یعنی هنوز تعداد کمی مولکول هوا در داخل حباب در حال حرکت هستند. 3. **انتقال تکانه نامساوی:** * مولکول‌های هوای داخل حباب به طور تصادفی به هر دو سطح سیاه و سفید برخورد می‌کنند. * وقتی یک مولکول هوا به سطح **سرد سفید** برخورد می‌کند، با انرژی کمی بازمی‌گردد. * اما وقتی یک مولکول هوا به سطح **داغ سیاه** برخورد می‌کند، انرژی گرمایی را از آن گرفته و با **سرعت و تکانه بسیار بیشتری** از سطح دور می‌شود. (مانند توپی که به یک دیوار ساکن بخورد در مقابل توپی که به یک چوب بیسبال در حال حرکت بخورد). * این "لگد"های پرانرژی‌تر از سمت داغ، یک **نیروی خالص** ایجاد می‌کند که سطح سیاه را هل می‌دهد. **نتیجه:** این نیروی خالص که به لبه‌های سطوح سیاه وارد می‌شود، گشتاوری حول محور ایجاد کرده و باعث **چرخش پره‌ها** در جهتی می‌شود که گویی سطوح سیاه در حال فرار از نور هستند. **چرا خلاء جزئی مهم است؟** * اگر فشار هوا **زیاد** بود (خلاء نبود)، مقاومت هوا مانع از چرخش می‌شد. * اگر خلاء **کامل** بود، هیچ مولکول هوایی برای ایجاد این اثر وجود نداشت و پره‌ها (تقریبا) نمی‌چرخیدند. (چرخش بسیار ناچیز ناشی از فشار تابشی واقعی، قابل مشاهده نیست).