Question

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前，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＝h/λ．若某激光管以P＝60 W的功率发射波长λ＝6.63×10^－7 m的光束，试根据上述理论计算，

(1)该管在1 s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光束对它的作用力F为多大？

Answer 1

答案：
解析：

解析：根据波长、频率与波速三者关系可求出每个光子的频率，进而得到每个光子的能量并由激光管的发光频率求出1 s内发射的光子数；由动量定理求出光束所受作用力，再由牛顿第三定律得到小束对黑体表面的作用力． 　　(1)设在时间Δt内发射出的光子数为n，光子频率为ν，每个光子的能量hν，则PΔt＝nhν，又ν＝c/λ，则PΔt＝nh c/λ，将Δt＝1秒代入上式，得n＝2×1020个． 　　(2)在时间Δt内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末态总动量变为0，根据题中信息可知，n个光子的初态总动量为p0＝np＝n，根据动量定理可知FΔt＝0－(－p0)，黑体表面对光子的作用力为F．根据牛顿第三定律，光子对黑体表面的作用力为2.0×10－7 N．