Młynek Crooksa

Po włączeniu żródła światła i skierowaniu go na młynek, ten zaczyna się dość szybko kręcić. Niestety, fizycy zazwyczaj nie potrafią przewidzieć, w którą stronę.


Światło odbija się od białych powierzchni płytek, podczas gdy czarne pochłaniają je. Tym sposobem temperatura czarnych stron płytek wzrasta w stosunku do stron białych. Wzrost temperatury jest jednoznaczny ze wzrostem prędkości cząsteczek gazu. Kiedy drobiny gazu uderzają w czarną powierzchnię, odbijają się z większą prędkością niż uderzając w powierzchnię białą. Odbijając się od cieplejszej powierzchni przekazują jej większy pęd, czyli wywierają większe ciśnienie niż na powierzchnię białą.

Nawet doświadczeni fizycy mogą być skłonni uważać, że obracanie się pierścienia z płytek spowodowane jest ciśnieniem światła (które rzeczywiście istnieje). W takim jednak wypadku, z bardziej wnikliwej analizy eksperymentu powinno wyniknąć, iż pierścień powinien obracać się w przeciwną stronę, niż jest to obserwowane w tym wypadku.

Młynek Crooksa (radiometr) składa się ze szklanej bałki wypełnionej gazem pod niskim ciśnieniem, a radiometryczny efekt, jaki obserwujemy jest przykładem zastosowania teorii kinetycznej gazów, skąd wiadomo, że średnia energia kinetyczna cząsteczki wzrasta wraz ze wzrostem temperatury: kiedy molekuły gazu uderzają w powierzchnie czarne, odbijają się z większą prędkością, niż uderzając w powierzchnie białe. Dzięki różnicy pędów przekazywanych przez cząsteczki przeciwnym stronom płytek powstaje siła odpychająca.

Efekt radiometryczny nie będzie zachodzić w bardzo niskich ciśnieniach (potrzebna jest odpowiednia liczba molekuł) ani też w wyższych (np. przy ciśnieniu atmosferycznym), ze względu na to, że w wyższych ciśnieniach cząsteczki zderzające się z "gorącą" płytką tracą część swojej energii (i pędu) w zderzeniach z cząsteczkami "zimniejszymi" i siła staje się mniejsza, mimo że w przekazywaniu energii i pędu bierze większa liczba cząsteczek.

Siła "odrzutu" fotonów jest o kilka rzędów wielkości za mała, aby wprawić wiatraczek w ruch.