題目列表(包括答案和解析)
根據量子理論,光子具有動量,光子的動量等于光子的能量除以光速,即
p=E/c,光照射到物體表面并被反射時,會對物體產生壓強,這就是“光壓”,光壓是光的粒子性的典型表現.光壓的產生機理如同氣體壓強:由大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產生了持續均勻的壓力,器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強.(1)若激光器發出的一束激光其功率為P,光束的橫截面積為S.當該激光束垂直照射在物體表面時,試計算單位時間內到達物體表面的光子總能量.
(2)若該激光束被物體表面完全反射,試證明其在物體表面引起的光壓是
(3)設想利用太陽的光壓將物體送到太陽系以外的空間去,當然這只有在太陽對物體的光壓超過太陽對物體的引力條件下才行.現如果用一種密度為1.0×103 kg/m3的物體做成的平板,它的剛性足夠大,則當這種平板厚度較小時,它將能被太陽的光壓送出太陽系.試估算這種平板的厚度應小于多少?設平板處于地球繞太陽運動的公轉軌道上,且平板表面所受的光壓處于最大值,不考慮太陽系內各行星對平板的影響,已知地球公轉軌道上的太陽常量為1.4×10 sJ/m2·s(即在單位時間內垂直輻射在單位面積上的太陽光能量),地球繞太陽公轉的加速度為5.9×10-3 m/s
根據量子理論,光子具有動量,光子的動量等于光子的能量除以光速,即p=E/C,光照射到物體表面并被反射時,會對物體產生壓強,這就是“光壓”.光壓是光的粒子性的典型表現.光壓的產生機理如同氣體壓強:由大量的氣體分子與器壁的頻繁碰撞產生了持續均勻的壓力,器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強.
①激光器發出的一束激光的功率為P,光束的橫截面積為S.當該激光垂直照射在物體表面時,試計算單位時間內到達物體表面的光子的總動量.
②若該激光束被物體表面完全反射,證明其在物體表面引起的光壓是2P/CS.
③設想利用太陽的光壓將物體送到太陽系以外的空間去,當然只有當太陽對物體的光壓超過了太陽對物體的引力才行.現如果用一種密度為1.0×103kg/m3的物體做成的平板,它的剛性足夠大,則當這種平板厚度較小時,它將能被太陽的光壓送出太陽系.試估算這種平板車的厚度應小于多少?設平板處于地球繞太陽運動的公轉軌道上,且平板表面所受的光壓處于最大值,不考慮太陽系內其它各行星對平板的影響,已知地球公轉軌道上的太陽能量為1.4×103J/m2·s(即在單位時間內垂直輻射在單位面積上的太陽光能量),地球繞太陽公轉的加速度為5.9×10-3m/s2.
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