Question

光具有波粒二象性，光子的能量hν，其中頻率表征波的特性．在愛(ài)因斯坦提出光子說(shuō)之前，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意提出了光子動(dòng)量p與光波波長(zhǎng)的關(guān)系為：p＝h/λ．若某激光管以P＝60 W的功率發(fā)射波長(zhǎng)λ＝6.63×10^－7 m的光束，試根據(jù)上述理論計(jì)算，

(1)該管在1 s內(nèi)發(fā)射出多少個(gè)光子？

(2)若光束全部被某黑體表面吸收，那么該黑體表面所受到光束對(duì)它的作用力F為多大？

Answer 1

答案：
解析：

解析：根據(jù)波長(zhǎng)、頻率與波速三者關(guān)系可求出每個(gè)光子的頻率，進(jìn)而得到每個(gè)光子的能量并由激光管的發(fā)光頻率求出1 s內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)；由動(dòng)量定理求出光束所受作用力，再由牛頓第三定律得到小束對(duì)黑體表面的作用力． 　　(1)設(shè)在時(shí)間Δt內(nèi)發(fā)射出的光子數(shù)為n，光子頻率為ν，每個(gè)光子的能量hν，則PΔt＝nhν，又ν＝c/λ，則PΔt＝nh c/λ，將Δt＝1秒代入上式，得n＝2×1020個(gè)． 　　(2)在時(shí)間Δt內(nèi)激光管發(fā)射出的光子全部被黑體表面吸收，光子的末態(tài)總動(dòng)量變?yōu)?，根據(jù)題中信息可知，n個(gè)光子的初態(tài)總動(dòng)量為p0＝np＝n，根據(jù)動(dòng)量定理可知FΔt＝0－(－p0)，黑體表面對(duì)光子的作用力為F．根據(jù)牛頓第三定律，光子對(duì)黑體表面的作用力為2.0×10－7 N．