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試題詳情
光對(duì)被照射物體單位面積上所施加的壓力叫光壓,也稱為輻射壓強(qiáng).1899年,俄國(guó)物理學(xué)家列別捷夫用實(shí)驗(yàn)測(cè)得了光壓,證實(shí)了光壓的存在.根據(jù)光的粒子性,在理解光壓的問題上,可以簡(jiǎn)化為如下模型:一束光照射到物體表面,可以看作大量光子以速度c連續(xù)不斷地撞向物體表面(光子有些被吸收,而有些被反射回來),因而就對(duì)物體表面產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力.
(1)假想一個(gè)質(zhì)量為m的小球,沿光滑水平面以速度v撞向一個(gè)豎直墻壁,若反彈回來的速度大小仍然是v.求這個(gè)小球動(dòng)量的改變量(回答出大小和方向).
(2)愛因斯坦總結(jié)了普朗克的能量子的理論,得出每一個(gè)光子的能量E=hν,在愛因斯坦的相對(duì)論中,質(zhì)量為m的物體具有的能量為E=mc2,結(jié)合你所學(xué)過的動(dòng)量和能量守恒的知識(shí),證明:光子的動(dòng)量P=hλ(其中,c為光速,h為普朗克恒量,ν為光子的頻率,λ為光子的波長(zhǎng)).
(3)由于光壓的存在,科學(xué)家們?cè)O(shè)想在太空中利用太陽(yáng)帆船進(jìn)行星際旅行--利用太空中阻力很小的特點(diǎn),制作一個(gè)面積足夠大的帆接收太陽(yáng)光,利用光壓推動(dòng)太陽(yáng)帆船前進(jìn),進(jìn)行星際旅行.假設(shè)在太空中某位置,太陽(yáng)光在單位時(shí)間內(nèi)、垂直通過單位面積的能量為E0,太陽(yáng)光波長(zhǎng)的均值為λ,光速為c,太空帆的面積為A,太空船的總質(zhì)量為M,光子照射到太陽(yáng)帆上的反射率為百分之百,求太陽(yáng)光的光壓作用在太空船上產(chǎn)生的最大加速度是多少?
根據(jù)上述對(duì)太空帆船的了解及所學(xué)過的知識(shí),你簡(jiǎn)單地說明一下,太空帆船設(shè)想的可能性及困難(至少兩條).
h
λ
【考點(diǎn)】實(shí)物粒子的波動(dòng)性;動(dòng)量定理的內(nèi)容和應(yīng)用.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/11/6 8:0:1組卷:391引用:1難度:0.1
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)( ?。?/h2>p=hλ發(fā)布:2024/12/5 4:0:1組卷:475引用:8難度:0.9
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