Question

光具有波粒二象性，光子的能量E＝hv，其中頻率表征波的特性.在愛因斯坦提出光子說(shuō)之后，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：.若某激光管以P_W＝60 W的功率發(fā)射波長(zhǎng)＝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，那么該黑體表面受到的光束對(duì)它的作用力F為多大?

Answer 1

解析：（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v，每一個(gè)光子的能量E＝hv，則P_W＝，又v＝，則n＝

代入有關(guān)數(shù)據(jù)得n＝＝＝2.0×10²⁰（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，光子的末動(dòng)量變?yōu)榱�，�?jù)題意可知，n個(gè)光子的總動(dòng)量為p_總＝np＝nh/

據(jù)動(dòng)量定理可知FΔt＝p_總

黑體表面對(duì)光子束的作用力為

F＝＝2.0×10^－7 N

又據(jù)牛頓第三定律，光子束對(duì)黑體表面的作用力為

F′＝F＝2.0×10^－7 N.