根據(jù)量子理論，光子的能量滿足關(guān)系式E=pc，其中c為光在真空中的速度，p為光子具有的動量.

    有人設(shè)想利用光子被物體反射時對物體產(chǎn)生的壓力作為宇宙探測器加速的動力.探測器上安裝有面積很大，反射率極高的薄膜，使薄膜正對太陽. 已知太陽光照射到薄膜時每平方米面積上的功率為P0，探測器和薄膜的總質(zhì)量為m，薄膜面積為S，每個光子的動量為p，不考慮萬有引力等其它力的作用，試求

（1）經(jīng)過時間t，照射到探測器薄膜表面的光子數(shù)；

（2）探測器的加速度有多大.

(1)N= P0St/pc  (2) a=2P0S/mc


解析:

（19分）

（1）在時間t內(nèi)，探測器獲得的總能量為   E=P0St           （4分）

設(shè)時間t內(nèi)照到探測器薄膜表面的光子數(shù)為N，則光子總能量為

E′=Npc                                                 （4分）

這兩部分能量相等，可得出光子數(shù)為

N= P0St/pc                                              （2分）

（2）設(shè)光反射對薄膜表面產(chǎn)生的壓力為F，由動量定理得

      Ft=2Np                                           （4分）

  以探測器為研究對象，根據(jù)牛頓第二運動定律有

    F=ma

解得a=2P0S/mc                                          （5分）

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

根據(jù)量子理論，光子的能量E和動量p之間的關(guān)系式為E=pC，其中c表示光速，由于光子有動量，照到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I表示．
（1）一臺二氧化碳氣體激光器發(fā)出的激光，功率為P0，射出的光束的橫截面積為S．當(dāng)它直照射到一物體表面并被物體全部反射時，激光對物體表面的壓力F=2p?N，其中p表示光子的動量，N表示單位時間內(nèi)激光器射出的光子數(shù)．試用P0和S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I；
（2）有人設(shè)想在宇宙探測中用光為動力使探測器加速，探測器上安裝有面積極大，反射率極高的薄膜，并讓它正對太陽，已知太陽光照射薄膜時每平方米面積上的輻射功率為1.35kw，探測器和薄膜的總質(zhì)量為m=100kg，薄膜面積為4×104m2，求此時探測器的加速度大�。浚ú豢紤]萬有引力等其它的力）

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科目：高中物理 來源： 題型：

根據(jù)量子理論，光子的能量E和動量p之間的關(guān)系式為E＝pc，其中c表示光速.由于光子有動量，照到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I表示.

（1）一臺二氧化碳氣體激光器發(fā)出的激光，功率為P0，射出的光束的橫截面積為S，當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時，激光對物體表面的壓力F＝2p·N，其中p表示光子的動量，N表示單位時間內(nèi)激光器射出的光子數(shù).試用p0與S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I；

（2）有人設(shè)想在宇宙探測中用光為動力推動探測器加速，探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜，并讓它正對太陽.已知太陽光照射薄膜時每平方米面積上的輻射功率為1.35 kW，探測器和薄膜的總質(zhì)量為m＝100 kg，薄膜面積為4×104 m2.求此時探測器的加速度大小.

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科目：高中物理 來源： 題型：

根據(jù)量子理論，光子的能量E和動量p之間的關(guān)系式為E =pc，其中c表示光速.由于光子有動量，照到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I表示.

(1)一臺二氧化碳氣體激光器發(fā)出的激光，功率為P0，射出的光束的橫截面積為S.當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時，激光對物體表面的壓力F=2p·N，其中p表示光子的動量，N表示單位時間內(nèi)激光器射出的光子數(shù).試用P0和S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I.

(2)有人設(shè)想在宇宙探測中用光作為動力推動探測器加速，探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜，并讓它正對太陽.已知太陽光照射薄膜時對每平方米面積上的輻射功率為1.35 kW，探測器和薄膜的總質(zhì)量為m=100 kg，薄膜面積為4×104 m2，求此時探測器的加速度大小.(不考慮萬有引力等其他的力)

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科目：高中物理 來源： 題型：

根據(jù)量子理論，光子的動量等于光子的能量與光速之比，即，光照射到物體表面時會對物體產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I表示．
    (1)一束激光的功率為P、橫截面積為S．求該激光束照射在物體表面時，單位時間內(nèi)到達物體表面的光子的總動量．
    (2)若該激光束垂直射向物體表面并被物體完全反射，求該激光束對物體表面產(chǎn)生的光壓I．
    (3)設(shè)想用一種密度為ρ的物質(zhì)做成平板(光帆)置于半徑為R、周期為T的繞太陽運行
的圓形軌道上，它的平面垂直于太陽光線，且剛性足夠大．已知太陽光垂直輻射在圓形軌道上單位面積的功率為J．求平板的厚度d必須小于多少時，它才能被太陽光推離原軌道．(不考慮太陽系中其他星體對平板的影響)．

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