光子除了有能量,还有动量。若光子能量为E,动量为P,则光子动量,式中c为真空中的

  • 时间:
  • 浏览:0
  • 来源:知识考点网

高三物理上学期高考考题


光子除了有能量,还有动量。若光子能量为E,动量为P,则光子动量,式中c为真空中的光速。当光照射到物体表面上时,不论光被物体吸收还是被物体表面反射,光子的动量都会发生改变,因而对物体表面产生一种压力。
如图是1901年俄国物理科学家列别捷夫测量光压的实验装置。T型架通过悬丝竖直悬挂,横臂水平,悬丝一端固定在横臂中点。在横臂的两侧有圆片P和Q,两圆片与T型架在同一竖直平面内。圆片P是涂黑的,当光线照射到P上时,可以认为光子全部被吸收:圆片Q是光亮的,当光线照射到Q上时,可以认为光子被反射。分别用光线照射在P或Q上,都可以引起悬丝的旋转。在悬丝上固定的一小镜M,用一细光束照射M,就可以获知悬丝扭转的角度。已知光速为c,两个圆片P、Q的半径都为r。悬丝转过的角度与光对圆片的压力成正比。
a.用光强(单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的光能)为的激光束垂直照射整个圆片P,求激光束对圆片P的压力F的大小;

b.实验中,第一次用光强为的激光束单独照射整个圆片P,平衡时,光束与圆片垂直,且悬丝有一扭转角;第二次仍用该光束单独照射整个圆片Q,平衡时,光束与圆片不垂直,悬丝的扭转角与第一次相同。求激光束与圆片Q所在平面的夹角

参考答案与解析

【答案】a.,b.45o
【解析】
a.由动量定理可得,
根据题意有,
其中,
综上可得,F
b.由a可知,,反射过程中,设作用力为,由动量定理可得:
根据题意有,因为扭转角相同,所以相同。若光打在Q上,有
综上可得,