热门试卷

根据量子理论，光子不但有能量E=hv而且有动量，计算式为p=h/λ，其中h是普朗克常量，λ是光子的波长．既然光子有动量，那么照物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强，这就是“光压”．

（1）一台二氧化碳气体激光器发出的激光，功率为P0=103W，射出的光束的横截面积为S=1.00mm2，当它垂直照射到某一物体表面时，对该物体产生的光压最大，最大光压是多少？

（2）有人设想在遥远的宇宙探测中用光压为动力推动航天器加速，给探测器安上面积极大、反射率极高的薄膜，并让它正对太阳，已知在地球绕日轨道上，每秒单位面积上得到的太阳光能为1.35kJ，探测器质量为M=50kg，薄膜同积为4×104m2，那么探测器得到的加速度为多大？

光子具有动量，每个光子的动量mv=h/λ式中h为普朗克常量，又为光子的波长）．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，称为光压．图是列别捷夫设计的用来测量光压的仪器．图中两个圆片中，a是涂黑的，而b是光亮的、当光线照射到a上时，可以认为光子全部被吸收，而当光线照射到b上时，可以认为光子全部被反射．分别用光线照射在a或b上，由于光压的作用，都可以引起悬丝的旋转，旋转的角度可以借助于和悬丝一起旋转的小平面镜M进行观察．

（1）如果用两束光强相同的光同时分别照射两个圆片a、b，光线的入射方向都跟圆片表面垂直，悬丝将向哪个方向偏转？为什么？

（2）己知两个圆片a、b的半径都为r，两圆心间的距离是d，现用频率为ν的激光束同时照射a、b两个圆片，设入射光与圆面垂直，单位时间内垂直于光传播方向的单位面积上通过的光子个数为n，光速为c，求：由于光压而产生的作用力分别是多大．

如图甲是一种自由电子激光器的原理示意图．经电场加速后的高速电子束，射入上下排列着许多磁铁的管中．相邻两块磁铁的极性是相反的．电子在垂直于磁场的方向上摆动着前进，电子在摆动的过程中发射出光子．管子两端的反射镜（图中未画出）使光子来回反射，光子与自由电子发生相互作用，使光子能量不断增大，从而产生激光输出．

（1）若该激光器发射激光的功率为P=6.63×10 9 W，激光的频率为υ=1.0×1016 Hz．则该激光器每秒发出多少个激光光子？（普朗克常量h=6.63×10-34 J•s）

（2）若加速电压U=1.8×10 4 V，取电子质量m=9×10-31 kg，电子电荷量e=1.6×10-19C．每对磁极间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度为B=9×10-4 T．每个磁极的左右宽度为L=30cm，厚度为2L．忽略左右磁极间的缝隙距离，认为电子在磁场中运动的速度大小不变．电子经电场加速后，从上下磁极间缝隙的正中间垂直于磁场方向射入第1对磁极的磁场中，电子一共可通过几对磁极？在图乙的俯视图中，画出电子在磁场中运动轨迹的示意图（尺寸比图甲略有放大）．