Question

16．光具有波粒二象性，光子的能量hν，其中频率表征波的特性．在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系为p=$\frac{h}{λ}$．若某激光管以P=60W的功率发射波长λ=6.63×10^-7m的光束，试根据上述理论计算：
（1）该管在1s内发射出多少个光子？
（2）若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F为多大？

Answer 1

分析 （1）根据E=$h\frac{c}{λ}$求出每个光子的能量，从而根据P_wt=nE该管在1s内发射的光子数．
（2）根据动量定理求出黑体表面所受到光束对它的作用力．

解答 解：（1）激光管在1min内发射光子的个数为
$n=\frac{{P}_{w}t}{h\frac{c}{λ}}=\frac{{P}_{w}tλ}{hc}=\frac{1×6.63×1{0}^{-7}×60}{6.63×1{0}^{-34}×3×1{0}^{8}}$=2.0×10²⁰个．
（2）在时间△t=1s内黑体获得总冲量为F•△t，由动量定理得：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）该管在1s内发射2.0×10²⁰个光子．
（2）若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力为2×10^-7N．

点评 本题考查了的光子能量和动量定理的基本运用，难度不大，其中该题使用动量定理的另一个目的是强化对光子有动量的理解．需加强训练．