计算12光压-5讲解学习.doc

《计算12光压-5讲解学习.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、计算12光压2017-5精品文档1．2016平谷0-24．（20分）光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压，也称为辐射压强．1899年，俄国物理学家列别捷夫用实验测得了光压，证实了光压的存在．根据光的粒子性，在理解光压的问题上，可以简化为如下模型：一束光照射到物体表面，可以看作大量光子以速度c连续不断地撞向物体表面（光子有些被吸收，而有些被反射回来），因而就对物体表面产生持续、均匀的压力．（1）假想一个质量为m的小球，沿光滑水平面以速度v撞向一个竖直墙壁，若反弹回来的速度大小仍然是v．求这个小球动量的改变量（回答出大小和方向）．（2）爱因斯坦总结了普朗克的能量子的

2、理论，得出每一个光子的能量E=hν，在爱因斯坦的相对论中，质量为m的物体具有的能量为E=mc2，结合你所学过的动量和能量守恒的知识，证明：光子的动量（其中，c为光速，h为普朗克恒量，ν为光子的频率，λ为光子的波长）．（3）由于光压的存在，科学家们设想在太空中利用太阳帆船进行星际旅行——利用太空中阻力很小的特点，制作一个面积足够大的帆接收太阳光，利用光压推动太阳帆船前进，进行星际旅行．假设在太空中某位置，太阳光在单位时间内、垂直通过单位面积的能量为E0收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档，太阳光波长的均值为λ，光速为c，太空帆的面积为A，太空船的总质量为M，光子

3、照射到太阳帆上的反射率为百分之百，求太阳光的光压作用在太空船上产生的最大加速度是多少？根据上述对太空帆船的了解及所学过的知识，你简单地说明一下，太空帆船设想的可能性及困难（至少两条）．24．（20分）-----------2009海淀1类似（1）取撞向竖直平面的速度方向为正方向：ΔP=-mv-mv=-2mv············································3分动量改变量的大小为2mv，方向沿反弹回来的速度方向······················1分（2）由c=λν，E=hν，得：······················

4、··········································2分由：E=mc2，得：mc=·························································2分由：P=mc，mc=得：P=·······························································2分（3）①太空帆平面与太阳光的照射方向垂直时，光压最大，此时太空船产生的加速度最大．t时间内垂直照射到太空帆上的光的总能量为：Em=AtE0··············2分一个光子的能量

5、为：E=hν=t时间内垂直照射到太空帆上的光子个数为：·················2分收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档一个光子的动量为：P=对t时间内垂直照射到太空帆上的N个光子（取光子飞向太空帆的速度方向为正方向）：-Ft=-NP-NP···············································2分对太空船：F=Ma······························1分解得：·························································1分②从上述计算可

6、知，利用光压推动太阳帆船前进，进行星际旅行，从理论上讲是可行的，并且同火箭和航天飞机迅速消耗完的燃料相比，太阳光是无限的动力之源，只要有阳光存在的地方，它会始终推动飞船前进．困难：一是单位面积上的光压很小，为获得足够的动力，需要制造很轻很大太空帆，从制造到送入太空、在太空中展开，这些都存在困难；二是太空帆不仅会接收到太阳光，也会受到深空来自宇宙的带电粒子的干扰；三是利用光压改变飞船的飞行方向在技术上也存在一定的困难．四是飞船离开星球和靠近星球时要受到星球的引力作用，此时必须依靠飞船上携带的燃料提供动力才能完成任务．······2分2014西城2-24.（20分）收集于

7、网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。由狭义相对论可知，一定的质量m与一定的能量E相对应：，其中c为真空中光速。（1）已知某单色光的频率为ν，波长为λ，该单色光光子的能量，其中h为普朗克常量。试借用质子、电子等粒子动量的定义：动量=质量×速度，推导该单色光光子的动量。（2）光照射到物体表面时，如同大量气体分子与器壁的频繁碰撞一样，将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I表示。一台发光功率为P0的激光器发出一束