問題詳情:
根據量子理論,光子不但有能量E=hv而且有動量,計算式為p=h/,其中h是普朗克常量,是光子的波長。既然光子有動量,那麼照物體表面的光子被物體吸收或反*時都會對物體產生壓強,這就是“光壓”。
(1)一台二氧化碳氣體激光器發出的激光,功率為P0=103W,*出的光束的橫截面積為S=1.00mm2,當它垂直照*到某一物體表面時,對該物體產生的光壓最大,最大光壓是多少?
(2)有人設想在遙遠的宇宙探測中用光壓為動力推動航天器加速,給探測器安上面積極大、反*率極高的薄膜,並讓它正對太陽,已知在地球繞日軌道上,每秒單位面積上得到的太陽光能為1.35kJ,探測器質量為M=50kg,薄膜同積為4×104m2,那麼探測器得到的加速度為多大?
【回答】
(1)由以及光在真空中光速c=v知,光子的動量和能量之間關係為E=pc。
設時間t內激光器*出光子個數為n,每個光子能量為E,激光*到物體上後全部反*,
則這時激光對物體的光壓最大,設這個壓強為P壓
激光器的功率
激光對物體表面的壓力
壓強
由以上各式得
(2)同理可得:
探測器受到光壓力為F=S
對探測器應用牛頓第二定律F=Ma
可得
知識點:粒子的波動*和量子力學的建立
題型:計算題