问题详情:
根据量子理论,光子不但有能量E=hv而且有动量,计算式为p=h/,其中h是普朗克常量,是光子的波长。既然光子有动量,那么照物体表面的光子被物体吸收或反*时都会对物体产生压强,这就是“光压”。
(1)一台二氧化碳气体激光器发出的激光,功率为P0=103W,*出的光束的横截面积为S=1.00mm2,当它垂直照*到某一物体表面时,对该物体产生的光压最大,最大光压是多少?
(2)有人设想在遥远的宇宙探测中用光压为动力推动航天器加速,给探测器安上面积极大、反*率极高的薄膜,并让它正对太阳,已知在地球绕日轨道上,每秒单位面积上得到的太阳光能为1.35kJ,探测器质量为M=50kg,薄膜同积为4×104m2,那么探测器得到的加速度为多大?
【回答】
(1)由以及光在真空中光速c=v知,光子的动量和能量之间关系为E=pc。
设时间t内激光器*出光子个数为n,每个光子能量为E,激光*到物体上后全部反*,
则这时激光对物体的光压最大,设这个压强为P压
激光器的功率
激光对物体表面的压力
压强
由以上各式得
(2)同理可得:
探测器受到光压力为F=S
对探测器应用牛顿第二定律F=Ma
可得
知识点:粒子的波动*和量子力学的建立
题型:计算题