放射圧計算機

電磁放射はエネルギーとともに運動量も運びます。光が表面に吸収または反射されると運動量が変わり、表面に力が働きます。放射圧はその力を照射面積で割った値です。日常では非常に小さな圧力ですが、強力なレーザー、精密光学系、恒星環境、塵の運動、長期間にわたり加速を蓄積するソーラーセイル宇宙船の構想では重要になります。 この計算機は放射源を等方的とし、出力が球面上に均等に広がると考えます。入射強度は出力を四倍の円周率と距離の二乗の積で割った値です。完全吸収面の圧力は強度を光速で割った値になります。完全反射面は入射運動量を反転させるため、吸収面の二倍の圧力を受けます。この簡略モデルでは中間の反射率を二つの理想的な限界の間で線形補間します。圧力に入力した照射面積を掛けると、法線方向の力が得られます。 重要な仮定がいくつかあります。表面は放射に正対し、反射されないエネルギーはすべて吸収され、指定面積上でビームは均一で、放射源は全方向へ同じように放射するとします。コリメートされたレーザービームは同じ逆二乗則で広がるわけではありません。その場合は実測強度、または出力を実際のビーム面積で割った値を使ってください。斜め入射は法線方向への運動量移行を減らし、透過、拡散散乱、波長特性、不完全なビームの重なりにはより詳細な光学モデルが必要です。 光速には定義上の正確な値である毎秒 299,792,458 メートルを使います。パスカルやニュートンでの結果は科学的記数法で表示される場合があります。太陽に関する用途では、等価な光度モデルが妥当でない限り、太陽を点光源とするのではなく目的の距離での太陽放射照度を使ってください。工学的判断には、実際の波長と温度での光学特性、熱負荷、構造や指向の不確かさを確認する必要があります。この結果は理想化された物理的推定であり、光学、熱、宇宙船システムの解析に代わるものではありません。