Question

16．光具有波粒二象性，光子的能量hν，其中頻率表征波的特性．在愛因斯坦提出光子說之后，法國物理學家德布羅意提出了光子動量p與光波波長的關(guān)系為p=$\frac{h}{λ}$．若某激光管以P=60W的功率發(fā)射波長λ=6.63×10^-7m的光束，試根據(jù)上述理論計算：
（1）該管在1s內(nèi)發(fā)射出多少個光子？
（2）若光束全部被某黑體表面吸收，那么該黑體表面所受到的光束對它的作用力F為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)E=$h\frac{c}{λ}$求出每個光子的能量，從而根據(jù)P_wt=nE該管在1s內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)．
（2）根據(jù)動量定理求出黑體表面所受到光束對它的作用力．

解答 解：（1）激光管在1min內(nèi)發(fā)射光子的個數(shù)為
$n=\frac{{P}_{w}t}{h\frac{c}{λ}}=\frac{{P}_{w}tλ}{hc}=\frac{1×6.63×1{0}^{-7}×60}{6.63×1{0}^{-34}×3×1{0}^{8}}$=2.0×10²⁰個．
（2）在時間△t=1s內(nèi)黑體獲得總沖量為F•△t，由動量定理得：F•△t=np
即：$F=\frac{np}{△t}=\frac{nh}{λ△t}$=$\frac{2.0×1{0}^{20}×6.63×1{0}^{-34}}{6.63×1{0}^{-7}×1}=2×1{0}^{-7}N$．
答：（1）該管在1s內(nèi)發(fā)射2.0×10²⁰個光子．
（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它的作用力為2×10^-7N．

點評 本題考查了的光子能量和動量定理的基本運用，難度不大，其中該題使用動量定理的另一個目的是強化對光子有動量的理解．需加強訓練．