题目内容

光子具有动量,每个光子的动量(式中h为普朗克常量,λ为光子的波长),当光照射到物体表面上时,不论光被物体吸收还是被物体表面反射,光子的动量都会发生改变,因而对物体表面产生一种压力,称为光压.上图是列别捷夫设计的用来测量光压的仪器.图中两个圆片中,a是涂黑的,而b是光亮的,当光线照射到a上时,可以认为光子全部被吸收,而当光线照射到b上时,可以认为光子全部被反射.分别用光线照射在a或b上,由于光压的作用,都可以引起悬丝的旋转,旋转的角度可以借助于和悬丝一起旋转的小平面镜M进行观察.

图16-12

(1)如果用两束光强相同的光同时分别照射两个圆片a、b,光线的入射方向都跟圆片表面垂直,悬丝将向哪个方向偏转?为什么?

(2)已知两个圆片a、b的半径都为r,两圆心间的距离是d,现用频率为ν的激光束同时照射a、b两个圆片,设入射光与圆面垂直,单位时间内垂直于光传播方向的单位面积上通过的光子个数为n,光速为c.求:由于光压而产生的作用力分别是多大.

(1)a向外b向里转动(从上向下看逆时针转动)  原因略

(2)


解析:

(1)a向外b向里转动(从上向下看逆时针转动).其原因是:对时间t内照到圆片上的光子用动量定理Ft=ntSΔmv,照到a上的每个光子的动量变化是mv,而照到b上的每个光子的动量变化是2mv;因此光子对b的光压大.

(2)光子的动量分别对单位时间内照射到a、b上的光子用动量定理,有

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