根據(jù)量子理論，光子不但有能量E=hv而且有動(dòng)量，計(jì)算式為p=h/，其中h是普朗克常量，是光子的波長(zhǎng)。既然光子有動(dòng)量，那么照物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”。

   （1）一臺(tái)二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)出的激光，功率為P0=103W，射出的光束的橫截面積為S=1.00mm2，當(dāng)它垂直照射到某一物體表面時(shí)，對(duì)該物體產(chǎn)生的光壓最大，最大光壓是多少？

   （2）有人設(shè)想在遙遠(yuǎn)的宇宙探測(cè)中用光壓為動(dòng)力推動(dòng)航天器加速，給探測(cè)器安上面積極大、反射率極高的薄膜，并讓它正對(duì)太陽(yáng)，已知在地球繞日軌道上，每秒單位面積上得到的太陽(yáng)光能為1.35kJ，探測(cè)器質(zhì)量為M=50kg，薄膜同積為4×104m2，那么探測(cè)器得到的加速度為多大？

（1）由以及光在真空中光速c=v知，光子的動(dòng)量和能量之間關(guān)系為E=pc。

設(shè)時(shí)間t內(nèi)激光器射出光子個(gè)數(shù)為n，每個(gè)光子能量為E，激光射到物體上后全部反射，

則這時(shí)激光對(duì)物體的光壓最大，設(shè)這個(gè)壓強(qiáng)為P壓

激光器的功率

激光對(duì)物體表面的壓力

壓強(qiáng)

由以上各式得

（2）同理可得：

探測(cè)器受到光壓力為F=S

對(duì)探測(cè)器應(yīng)用牛頓第二定律F=Ma

可得

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

根據(jù)量子理論，光子的能量E和動(dòng)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(dòng)量，照到物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”，用I表示．
（1）一臺(tái)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(shí)，激光對(duì)物體表面的壓力F=2p?N，其中p表示光子的動(dòng)量，N表示單位時(shí)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(duì)物體產(chǎn)生的光壓I；
（2）有人設(shè)想在宇宙探測(cè)中用光為動(dòng)力使探測(cè)器加速，探測(cè)器上安裝有面積極大，反射率極高的薄膜，并讓它正對(duì)太陽(yáng)，已知太陽(yáng)光照射薄膜時(shí)每平方米面積上的輻射功率為1.35kw，探測(cè)器和薄膜的總質(zhì)量為m=100kg，薄膜面積為4×104m2，求此時(shí)探測(cè)器的加速度大��？（不考慮萬(wàn)有引力等其它的力）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2003?肇慶模擬）根據(jù)量子理論，光子具有動(dòng)量．光子的動(dòng)量等于光子的能量除以光速，即P=E/c．光照射到物體表面并被反射時(shí)，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”．光壓是光的粒子性的典型表現(xiàn)．光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng)：由大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)．
（1）激光器發(fā)出的一束激光的功率為P，光束的橫截面積為S．當(dāng)該激光束垂直照射在物體表面時(shí)，試計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)物體表面的光子的總動(dòng)量．
（2）若該激光束被物體表面完全反射，試求出其在物體表面引起的光壓表達(dá)式．
（3）設(shè)想利用太陽(yáng)的光壓將物體送到太陽(yáng)系以外的空間去，當(dāng)然這只須當(dāng)太陽(yáng)對(duì)物體的光壓超過(guò)了太陽(yáng)對(duì)物體的引力才行．現(xiàn)如果用一種密度為1.0×103kg/m3的物體做成的平板，它的剛性足夠大，則當(dāng)這種平板厚度較小時(shí)，它將能被太陽(yáng)的光壓送出太陽(yáng)系．試估算這種平板的厚度應(yīng)小于多少（計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）？設(shè)平板處于地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)軌道上，且平板表面所受的光壓處于最大值，不考慮太陽(yáng)系內(nèi)各行星對(duì)平板的影響．已知地球公轉(zhuǎn)軌道上的太陽(yáng)常量為1.4×103J/m2?s（即在單位時(shí)間內(nèi)垂直輻射在單位面積上的太陽(yáng)光能量），地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的加速度為5.9×10-3m/s2）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（16分）根據(jù)量子理論，光子具有動(dòng)量。光子的動(dòng)量等于光子的能量除以光速，即，光照射到物體表面并被反射時(shí)，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”。光壓是光的粒子性的典型表現(xiàn)。光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng)：由大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)。

（1）激光器發(fā)生的一束激光的功率為P，光束的橫截面積為S.當(dāng)該激光束垂直照射在物體表面，試計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)物體表面的光子的總動(dòng)量.

（2）若該激光束被物體表面完全反射，試求出其在物體表面引起的光壓表達(dá)式.

（3）設(shè)想利用太陽(yáng)的光壓將物體送到太陽(yáng)系以外的空間去，當(dāng)然這只有當(dāng)太陽(yáng)對(duì)物體的光壓超過(guò)了太陽(yáng)對(duì)物體的引力才行.現(xiàn)如果用一種密度為1.0×103kg/m3的物體做成的平板，它的剛性足夠大，則當(dāng)這種平板厚度較小時(shí)，它將能被太陽(yáng)的光壓送出太陽(yáng)系.試估算這種平板的厚度應(yīng)小于多少米（計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）？設(shè)平板處于地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)軌道上，且平板表面所受的光壓處于最大值，不考慮太陽(yáng)系內(nèi)各行星對(duì)平板的影響.已知地球公轉(zhuǎn)軌道上的太陽(yáng)常量為1.4×103J/m2?s（即在單位時(shí)間內(nèi)垂直輻射在單位面積上的太陽(yáng)光能量，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的加速度為5.9×10－3m/s2）。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

根據(jù)量子理論，光子的能量E和動(dòng)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(dòng)量，照到物體表面的光子被物體吸收或反射時(shí)都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”，用I表示.

(1)一臺(tái)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(shí)，激光對(duì)物體表面的壓力F=2p·N，其中p表示光子的動(dòng)量，N表示單位時(shí)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(duì)物體產(chǎn)生的光壓I.

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

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

根據(jù)量子理論，光子具有動(dòng)量，光子的動(dòng)量等于光子的能量除以光速，即p=E/C，光照射到物體表面并被反射時(shí)，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”．光壓是光的粒子性的典型表現(xiàn)．光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng)：由大量的氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)．

①激光器發(fā)出的一束激光的功率為P，光束的橫截面積為S．當(dāng)該激光垂直照射在物體表面時(shí)，試計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)物體表面的光子的總動(dòng)量．

②若該激光束被物體表面完全反射，證明其在物體表面引起的光壓是2P/CS．

③設(shè)想利用太陽(yáng)的光壓將物體送到太陽(yáng)系以外的空間去，當(dāng)然只有當(dāng)太陽(yáng)對(duì)物體的光壓超過(guò)了太陽(yáng)對(duì)物體的引力才行．現(xiàn)如果用一種密度為1.0×103kg/m3的物體做成的平板，它的剛性足夠大，則當(dāng)這種平板厚度較小時(shí)，它將能被太陽(yáng)的光壓送出太陽(yáng)系．試估算這種平板車(chē)的厚度應(yīng)小于多少？設(shè)平板處于地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)軌道上，且平板表面所受的光壓處于最大值，不考慮太陽(yáng)系內(nèi)其它各行星對(duì)平板的影響，已知地球公轉(zhuǎn)軌道上的太陽(yáng)能量為1.4×103J/m2·s(即在單位時(shí)間內(nèi)垂直輻射在單位面積上的太陽(yáng)光能量)，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的加速度為5.9×10－3m/s2．

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