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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/λ，其中h是普朗克常量，λ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射时都会对物体产生压
网友投稿 2022-10-29 00:00:00 互联网
◎ 题目
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/λ，其中h是普朗克常量，λ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射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P
0
=10
3
W，射出的光束的横截面积为S=1.00mm
2
，当它垂直照射到某一物体表面时，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、反射率极高的薄膜，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4×10
4
m
2
，那么探测器得到的加速度为多大？
◎ 答案
（1）由
E=hv，p=
h
λ
以及光在真空中光速c=λv知，
光子的动量和能量之间关系为E=pc．
设时间t内激光器射出光子个数为n，每个光子能量为E，激光射到物体上后全部反射，
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
P
0
=
n
t
E
由动量定理得：
F
t
n
=2p
压强
p
压
=
F
S
由以上各式得
p
压
=
2
P
0
cS
=
2×
10
3
3×
10
8
+
10
-6
Pa=6.7Pa
（2）同理可得：
p
′
压
=9×1
0
-6
Pa
探测器受到光压力为F=p'
压
S
对探测器应用牛顿第二定律F=Ma
可得
a=
p′
压
S
M
=7.2×1
0
-3
m/
s
2
答：（1）最大光压是6.7Pa
（2）探测器得到的加速度为7.2×10
-3
m/s
2
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“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/λ，其中h是普朗克常量，λ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射时都会对物体产生压…”主要考查了你对 【牛顿第二定律】，【光子的动量】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202210/341105.html
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