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光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)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還具有動(dòng)量。由狹義相對(duì)論可知,一定的質(zhì)量m與一定的能量E相對(duì)應(yīng):E=mc2,其中c為真空中光速。
(1)已知某單色光的頻率為ν,波長(zhǎng)為λ,該單色光光子的能量E=hν,其中h為普朗克常量。試借用質(zhì)子、電子等粒子動(dòng)量的定義:動(dòng)量=質(zhì)量×速度,推導(dǎo)該單色光光子的動(dòng)量
p
=
h
λ
。
(2)光照射到物體表面時(shí),光子被物體吸收或反射時(shí),光都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”。已知太陽半徑為R,單位時(shí)間輻射的總能量為P0,光速為c。求:
a.距離太陽中心r處(r>R),太陽光光子被完全吸收時(shí)產(chǎn)生的光壓p是多大?
b.科幻作品中經(jīng)常以文明能夠利用的能量程度來對(duì)文明進(jìn)行分級(jí)。比如,一級(jí)文明能夠利用行星的全部能量,人類處于0.73級(jí);二級(jí)文明能夠利用恒星的全部能量;三級(jí)文明能夠利用整個(gè)星系的能量。科幻作家們?cè)O(shè)想了一種被稱為“戴森球”的裝置來收集整個(gè)恒星的能量?!按魃颉笔且环N包圍整個(gè)恒星的球狀膜,它的內(nèi)表面可以吸收恒星發(fā)出的所有光的能量。如果給太陽安裝一個(gè)“戴森球”,求:戴森球的半徑r多大時(shí),戴森球可以靠著光壓來抵抗太陽的萬有引力,避免其向太陽塌縮。已知引力常量為G,太陽的質(zhì)量為M,戴森球的總質(zhì)量記為m。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/7/8 8:0:10組卷:110引用:1難度:0.3
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  • 1.盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核,產(chǎn)生了氧的一種核素X和一個(gè)質(zhì)子,這是人類第一次實(shí)現(xiàn)原子核的人工轉(zhuǎn)變。已知α粒子、氮原子核
    14
    7
    N、氧的核素X、質(zhì)子的質(zhì)量分別為4.0026u、14.0073u、17.0045u、1.0078u,核反應(yīng)時(shí)質(zhì)量虧損1u釋放的核能約為931MeV。則下列說法正確的是( ?。?/div>
    發(fā)布:2024/9/15 0:0:8組卷:34引用:2難度:0.8
  • 2.四周環(huán)繞著綠樹紅墻。紅綠顏色不同,是由于光的頻率不同。光與機(jī)械波一樣,頻率f、波長(zhǎng)λ、真空中的光速c也滿足類似的關(guān)系,則真空中波長(zhǎng)為550nm(1nm=10-9m)的綠光,其頻率為
    Hz。
    設(shè)某種紅光的頻率為上述綠光的0.700倍,根據(jù)相對(duì)論,頻率f越大,光子質(zhì)量m就越大,滿足
    m
    =
    hf
    c
    2
    。其中,普朗克常量h=6.67×10-34
    (請(qǐng)補(bǔ)全前面橫線上的單位),求紅光的質(zhì)量m=
    kg。(第一空和第三空均保留三位有效數(shù)字)
    發(fā)布:2024/9/21 7:0:8組卷:28引用:1難度:0.5
  • 3.普通的手機(jī)電池含有已經(jīng)存在了大約137億年的一種化學(xué)元素——鋰,根據(jù)最新的大爆炸理論,在宇宙誕生很短時(shí)間內(nèi),鋰元素通過兩種方式形成,其中一種方式是
    4
    2
    H
    e
    3
    1
    H
    發(fā)生核聚變形成
    6
    3
    L
    i
    ,核反應(yīng)方程為
    4
    2
    H
    e
    +
    3
    1
    H
    6
    3
    L
    i
    +X,
    4
    2
    H
    e
    、
    3
    1
    H
    6
    3
    L
    i
    和X的質(zhì)量分別為 m1、m2、m3、m4,光速為c。關(guān)于該核反應(yīng),下列說法正確的是( ?。?/div>
    發(fā)布:2024/8/9 8:0:9組卷:12引用:1難度:0.6
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