题目内容
16.光具有波粒二象性,光子的能量hν,其中频率表征波的特性.在爱因斯坦提出光子说之后,法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系为p=$\frac{h}{λ}$.若某激光管以P=60W的功率发射波长λ=6.63×10-7m的光束,试根据上述理论计算:(1)该管在1s内发射出多少个光子?
(2)若光束全部被某黑体表面吸收,那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F为多大?
分析 (1)根据E=$h\frac{c}{λ}$求出每个光子的能量,从而根据Pwt=nE该管在1s内发射的光子数.
(2)根据动量定理求出黑体表面所受到光束对它的作用力.
解答 解:(1)激光管在1min内发射光子的个数为
$n=\frac{{P}_{w}t}{h\frac{c}{λ}}=\frac{{P}_{w}tλ}{hc}=\frac{1×6.63×1{0}^{-7}×60}{6.63×1{0}^{-34}×3×1{0}^{8}}$=2.0×1020个.
(2)在时间△t=1s内黑体获得总冲量为F•△t,由动量定理得:F•△t=np
即:$F=\frac{np}{△t}=\frac{nh}{λ△t}$=$\frac{2.0×1{0}^{20}×6.63×1{0}^{-34}}{6.63×1{0}^{-7}×1}=2×1{0}^{-7}N$.
答:(1)该管在1s内发射2.0×1020个光子.
(2)若光束全部被某黑体表面吸收,那么该黑体表面所受到光束对它的作用力为2×10-7N.
点评 本题考查了的光子能量和动量定理的基本运用,难度不大,其中该题使用动量定理的另一个目的是强化对光子有动量的理解.需加强训练.
练习册系列答案
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