题目
题型:不详难度:来源:
根据量子理论,光子具有动量,光子的动量等于光子的能量除以光速,即p=E/C,光照射到物体表面并被反射时,会对物体产生压强,这就是“光压”.光压是光的粒子性的典型表现.光压的产生机理如同气体压强:由大量的气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力,器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强.
①激光器发出的一束激光的功率为P,光束的横截面积为S.当该激光垂直照射在物体表面时,试计算单位时间内到达物体表面的光子的总动量.
②若该激光束被物体表面完全反射,证明其在物体表面引起的光压是2P/CS.
③设想利用太阳的光压将物体送到太阳系以外的空间去,当然只有当太阳对物体的光压超过了太阳对物体的引力才行.现如果用一种密度为1.0×103kg/m3的物体做成的平板,它的刚性足够大,则当这种平板厚度较小时,它将能被太阳的光压送出太阳系.试估算这种平板车的厚度应小于多少?设平板处于地球绕太阳运动的公转轨道上,且平板表面所受的光压处于最大值,不考虑太阳系内其它各行星对平板的影响,已知地球公转轨道上的太阳能量为1.4×103J/m2·s(即在单位时间内垂直辐射在单位面积上的太阳光能量),地球绕太阳公转的加速度为5.9×10-3m/s2.
答案
(1) (2) (3)1.6×10-6m
解析
①设单位时间内激光器发出的光子数为n,每个光子的能量为E,动量为p,则激光器的功率为P=nE.所以,单位时间内到达物体表面的光子总动量为
②激光束被物体表面完全反射,其单位时间内的动量改变量为
根据动量定理,激光束对物体表面的作用力为
因此,激光束在物体表面产生的光压为
③设平板的质量为m,密度为ρ,厚度为d,面积为S1;太阳常量为J;地球绕太阳公转的加速度为a,利用太阳的光压将平板送到太阳系以外的空间去,必须满足条件:太阳光对平板的压力大于太阳对其的引力,结合(2)的结论,有>ma,
而平板的质量m=ρdS1,所以d<2J/ cρa=1.6×10-6m.
因此,平板的厚度应小于1.6×10-6m.
核心考点
试题【根据量子理论,光子具有动量,光子的动量等于光子的能量除以光速,即p=E/C,光照射到物体表面并被反射时,会对物体产生压强,这就是“光压”.光压是光的粒子性的典型】;主要考察你对光的偏振和色散等知识点的理解。[详细]
举一反三
假设一个沿一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞以后,电子向一个方向运动,光子沿另一方向散射出去,则这个散射光子跟原来的光子相比
A.频率变大 | B.速度变小 |
C.光子能量变大 | D.波长变长 |
2003年春天,中国人民与突然降临的“非典”疫情进行了坚决的斗争,其中非接触式体温计起了一定的作用,有一种体温计是根据热辐射理论设计的.该理论(维恩位移定律wiendisplacementlaw)指出:物体发出光的最长波长λm与物体的热力学温度T的关系近似为λmT=2.9×10-3m·K.下面的说法中正确是:
A.这种体温计是根据人体发出的红外线的波长范围来确定人的体温,体温越高,发出红外线波长越短 |
B.这种体温计是根据人体发出的红外线的波长范围来确定人的体温,体温越高,发出红外线波长越长 |
C.这种体温计是根据人体发出的紫外线的波长范围来确定人的体温越高,发出红外线波长越短 |
D.这种体温计是根据人体发出的紫外线的波长范围来确定人的体温,体温越高,发出红外线波长越长 |
A.***菌消毒 | B.切除肿瘤 |
C.透视人体 | D.“焊接”剥落的视网膜 |
A.平行性好的特性 | B.单色性好的特性 |
C.亮度高的特性 | D.粒子性好的特性 |
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