Question

如圖5—16所示,光子具有動量，每個光子的動量mv=h /λ（式中h為普朗克常量，λ為光子的波長）.當光照射到物體表面上時，不論光被物體吸收還是被物體表面反射，光子的動量都會發生改變，因而對物體表面產生一種壓力，稱為光壓.右圖是列別捷夫設計的用來測量光壓的儀器.圖中兩個圓片中，a是涂黑的，而b是光亮的.當光線照射到a上時，可以認為光子全部被吸收，而當光線照射到b上時，可以認為光子全部被反射.分別用光線照射在a或b上，由于光壓的作用，都可以引起懸絲的旋轉，旋轉的角度

可以借助于和懸絲一起旋轉的小平面鏡M進行觀察.

（1）如果用一束強光同時照射a、b兩個圓片，光線的入射方向跟圓片表面垂直，懸絲將向哪個方向偏轉？為什么？

（2）已知a、b兩個圓片的半徑都為r，兩圓心間的距離是d.現用頻率為ν的激光束同時照射a、b兩個圓片，設入射光與圓面垂直，單位時間內垂直于光傳播方向的單位面積上通過的光子個數為n，光速為c，求：由于光壓而產生的作用力分別多大.

 
　　

Answer 1

解：(1)a向外b向里轉動（從上向下看逆時針轉動）（3分）

對時間t內照到圓片上的光子用動量定理：Ft=ntSΔmv，照到a上的每個光子的動量變化是mv，而照到b上的每個光子的動量變化是2mv；因此光子對b的光壓大.（3分）

(2)分別對單位時間內照射到a、b上的光子用動量定理，有：

F_a= nπr²hν/c，F_b= nπr²2hν/c（10分）