12.1.28∗. На движущуюся со скоростью $v$ металлическую стенку падает перпендикулярно ее поверхности плоская электромагнитная волна. Напряженность электрического поля волны $E$. Какое давление в СИ и в СГС оказывает волна на стенку?
Решение
Для начала разберёмся с давлением на неподвижную стенку. Электрическая составляющая волны будет колебать заряженые частицы, а магнитная - будет как раз оказывать это давление. Поэтому запишем силу Лоренца, помня про связь $B = \frac{E}{c}$: $$F_л = evB = eE'\frac{v}{c} = F_э\frac{v}{c}$$ Сила на скорость даст мощность, а её произведение на время - работу электрического поля. Работа даёт энергию электрического поля, поэтому: $$F_л = \frac{W}{ct}$$ Энергия поля в СИ равна: $$W = \frac{\varepsilon_0 E'^2}{2} V = \frac{\varepsilon_0 E'^2}{2} Sl$$ Волна пройдёт путь $l$ за время $t$ со скоростью $c$: $$F_л = \frac{\varepsilon_0 E'^2}{2} \frac{Sl}{ct} = \frac{\varepsilon_0 E'^2}{2} S$$ Тогда давление равно: $$P = \frac{1}{2}\varepsilon_0E'^2$$ Теперь найдём связь между $E$ и $E'$. Преобразование полей при переходе из одной СО в другую: $$E' = \frac{E+vB}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} = Е\frac{1+\frac{v}{c}}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} = E\sqrt{\frac{c+v}{c-v}}$$ Подставим и получим: $$P = \frac{1}{2}\varepsilon_0E^2\frac{c+v}{c-v}$$ В СГС: $$P = \frac{1}{8\pi}E^2\frac{c+v}{c-v}$$
Ответ
В СИ: $$\boxed{P = \frac{1}{2}\varepsilon_0E^2\frac{c+v}{c-v}}$$ В СГС: $$\boxed{P = \frac{1}{8\pi}E^2\frac{c+v}{c-v}}$$