根據(jù)量子理論,光子的能量E和動量p之間的關(guān)系式為Epc,其中c表示光速.由于光子有動量,照到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”,用I表示.

(1)一臺二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光,功率為P0,射出的光束的橫截面積為S,當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時,激光對物體表面的壓力F=2p·N,其中p表示光子的動量,N表示單位時間內(nèi)激光器射出的光子數(shù).試用p0S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I;

(2)有人設(shè)想在宇宙探測中用光為動力推動探測器加速,探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜,并讓它正對太陽.已知太陽光照射薄膜時每平方米面積上的輻射功率為1.35 kW,探測器和薄膜的總質(zhì)量為m=100 kg,薄膜面積為4×104 m2.求此時探測器的加速度大小.

解析:(1)激光器的功率為P0NE

已知激光對物體表面的壓力為F=2N·p

由光壓的定義I

聯(lián)立以上各式得I.

(2)太陽光對薄膜產(chǎn)生的光壓

IPa=9×106 Pa

探測器受到的總光壓為FI·S

以探測器為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律

Fma

所以a

m/s2=3.6×103 m/s2.

答案:(1)(2)3.6×103 m/s2


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

根據(jù)量子理論,光子的能量E和動量p之間的關(guān)系式為E=pC,其中c表示光速,由于光子有動量,照到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”,用I表示.
(1)一臺二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光,功率為P0,射出的光束的橫截面積為S.當(dāng)它直照射到一物體表面并被物體全部反射時,激光對物體表面的壓力F=2p?N,其中p表示光子的動量,N表示單位時間內(nèi)激光器射出的光子數(shù).試用P0和S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I;
(2)有人設(shè)想在宇宙探測中用光為動力使探測器加速,探測器上安裝有面積極大,反射率極高的薄膜,并讓它正對太陽,已知太陽光照射薄膜時每平方米面積上的輻射功率為1.35kw,探測器和薄膜的總質(zhì)量為m=100kg,薄膜面積為4×104m2,求此時探測器的加速度大。浚ú豢紤]萬有引力等其它的力)

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科目:高中物理 來源: 題型:

根據(jù)量子理論,光子的能量滿足關(guān)系式E=pc,其中c為光在真空中的速度,p為光子具有的動量.

    有人設(shè)想利用光子被物體反射時對物體產(chǎn)生的壓力作為宇宙探測器加速的動力.探測器上安裝有面積很大,反射率極高的薄膜,使薄膜正對太陽. 已知太陽光照射到薄膜時每平方米面積上的功率為P0,探測器和薄膜的總質(zhì)量為m,薄膜面積為S,每個光子的動量為p,不考慮萬有引力等其它力的作用,試求

(1)經(jīng)過時間t,照射到探測器薄膜表面的光子數(shù);

(2)探測器的加速度有多大.

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科目:高中物理 來源: 題型:

根據(jù)量子理論,光子的能量E和動量p之間的關(guān)系式為E =pc,其中c表示光速.由于光子有動量,照到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”,用I表示.

(1)一臺二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光,功率為P0,射出的光束的橫截面積為S.當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時,激光對物體表面的壓力F=2p·N,其中p表示光子的動量,N表示單位時間內(nèi)激光器射出的光子數(shù).試用P0S表示該束激光對物體產(chǎn)生的光壓I.

(2)有人設(shè)想在宇宙探測中用光作為動力推動探測器加速,探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜,并讓它正對太陽.已知太陽光照射薄膜時對每平方米面積上的輻射功率為1.35 kW,探測器和薄膜的總質(zhì)量為m=100 kg,薄膜面積為4×104 m2,求此時探測器的加速度大小.(不考慮萬有引力等其他的力)

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科目:高中物理 來源: 題型:

根據(jù)量子理論,光子的動量等于光子的能量與光速之比,即,光照射到物體表面時會對物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”,用I表示.
    (1)一束激光的功率為P、橫截面積為S.求該激光束照射在物體表面時,單位時間內(nèi)到達(dá)物體表面的光子的總動量.
    (2)若該激光束垂直射向物體表面并被物體完全反射,求該激光束對物體表面產(chǎn)生的光壓I.
    (3)設(shè)想用一種密度為ρ的物質(zhì)做成平板(光帆)置于半徑為R、周期為T的繞太陽運行
的圓形軌道上,它的平面垂直于太陽光線,且剛性足夠大.已知太陽光垂直輻射在圓形軌道上單位面積的功率為J.求平板的厚度d必須小于多少時,它才能被太陽光推離原軌道.(不考慮太陽系中其他星體對平板的影響).

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