Question

【題目】激光束可以看作是粒子流，其中的粒子以相同的動量沿光傳播方向運動．激光照射到物體上，在發(fā)生反射、折射和吸收現(xiàn)象的同時，也會對物體產(chǎn)生作用．一束激光經(jīng)點后被分成若干細光束，若不考慮光的反射和吸收，其中光束①和②穿過介質(zhì)小球的光路如圖②所示，圖中點是介質(zhì)小球的球心，入射時光束①和②與的夾角均為，出射時光束均與平行．試通過計算說明兩光束因折射對小球產(chǎn)生的合力的方向．

Answer 1

【答案】兩光束對小球的合力的方向指向左上方．

【解析】．僅考慮光的折射，設時間內(nèi)每束光束穿過小球的粒子數(shù)為，每個粒子動量的大小為．這些粒子進入小球前的總動量為．

從小球出射時的總動量為．

、的方向均沿向右．

根據(jù)動量定理可得

可知，小球?qū)�這些粒子的作用力的方向沿向右；根據(jù)牛頓第三定律，兩光束對小球的合力的方向沿向左．

．建立如圖所示的直角坐標系．

方向：根據(jù)（）同理可知，兩光束對小球的作用力沿軸負方向．

方向：設時間內(nèi)，光束①穿過小球的粒子數(shù)為光束②穿過小球的粒子數(shù)為， ．

這些粒子進入小球前的總動量為．

從小球出射時的總動量為．

根據(jù)動量定理： ．

可知，小球?qū)�這些粒子的作用力的方向沿軸負方向，根據(jù)牛頓第三定律，兩光束對小球的作用力沿軸正方向，所以兩光束對小球的合力的方向指向左上方．