Question

【题目】根据量子理论，光子不但有能量，还有动量，光子动量p=，其中h是普朗克常量，是光子的波长。光子有动量，光照到物体表面，对物体表面产生压力。某同学设计了一种以光压为动力的宇宙飞船。给飞船装上面积为S=4×104m2反射率极髙的帆板，并让它正对太阳，轨道位置每秒钟每平方米面积上得到的太阳光能为E0=1.35 kJ，航天器质量为M=50 kg，忽略除光压力以外其他力的作用，不考虑因为位置变化导致的单位面积功率变化，c =3.0×108 m/s。求

（1）1s向照射到帆板上光子的总动量；

（2）飞船的加速度大小；1小时内飞船的速度变化大小（结果保留2位有效数字）。

Answer 1

【答案】（1）0.18N·s；（2）26m/s

【解析】

（1）光子能量E=hv.

光子动量

p=

所以

E=pc.

单位时间接收到的能量与光子数n的关系

E0S=nE

P总=np

所以

P总==0.18N·s

（2）对撞上帆板光子分析，由动量定理

2P总=F压t，

其中t=1s

由牛顿第二定律

a==7.2×10-3m/s2

△v=at=26m/s