Question

【题目】一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率为，射出的光束截面积为（已知，对于波长为的光束，其每一个光子的动量为，式中h为普朗克恒量，铁的有关参数为热容量，密度，熔点，熔解热，摩尔质量）求

（1）当该光束垂直入射到一物体平面上时，可能产生的光压的最大值为多少？

（2）这束光垂直射到温度T为273K，厚度d为的铁板上，如果有80%的光束能量被激光所照射到的那一部分铁板所吸收，并使其熔化成与光束等截面积的直圆柱孔，这需要多少时间？

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】

（1）当光束垂直入射到一个平面上时，如果光束被完全反射，且反射光垂直于平面，则光子的动量改变达最大值，为

．

此时该光束对被照射面的光压为最大。设单位时间内射到平面上的光子数为n，光压p的数值就等于这些光子对被照射面积A的冲量（也就是光子动量的改变量）的总和除以面积A，即

．

每个光子的能量为，这里c为真空中的光速，以为光的频率，因而．

于是，．

（2）激光所照射到的质量为M那一小部分铁板在熔化过程中所吸收的热量为

，

所以

．