用功率P0=1 W的點光源照射離光源R=1 m處的某塊金屬薄片，已知光源發(fā)出波長λ=600 nm的單色光，試計算：（1）每單位時間內(nèi)打到金屬1 m2面積上的光子數(shù)；（2）若該金屬原子半徑r=0.5×1010 m，則金屬表面上每個原子平均需隔多少時間才能接收到一個光子？

 

【答案】

（1）4.8×1021 個/(m2·s)  （2）s

【解析】（1）設(shè)點光源到金屬表面處的球面積為S，該處每平方米光的功率為P

每秒能量為E則E=Pt=                ①

所求光子數(shù)N=                      ②

由①②可得N=4.8×1021 個/（m2·s）.

(2)設(shè)每個原子在金屬板上占有面積為以r為半徑的圓面積S′，此面積上每秒接收的光子數(shù)為n，則n=N·S′=N·πr2，代入數(shù)據(jù)求得n=38 個/s

所求平均時間t=s

思路分析：（1）點光源發(fā)出的是球面波，所以應(yīng)當(dāng)先算出照射到金屬表面上每平方米面積上的光的功率，再算出每秒照射的光能.光能是光子能量的總和，由光子說可知每個光子的能量為hν，則可求出光子數(shù).（2）求出金屬表面上每個原子所占面積，就可求出每個原子每秒接收的光子數(shù)，倒數(shù)即為平均時間.

試題點評：考查光源釋放的能量與微觀世界光子能量的相關(guān)計算

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

1996年清華大學(xué)和香港大學(xué)的學(xué)生合作研制了太陽能汽車，該車是用太陽能電池把所接收到的太陽光能轉(zhuǎn)化成電能供電動機工作的.假設(shè)車上的太陽能電池接收太陽光能的面板面積S=8 m2，正對太陽時能產(chǎn)生U=120 V的電壓，并對車上的電動機提供I=10 A的電流，電動機的電阻R=4 Ω，太陽光照射到地面上單位面積上的輻射功率P0=1.0×103 W,求：
（1）該車的太陽能電池轉(zhuǎn)化太陽光能為電能的效率η1是多大？電池把電能轉(zhuǎn)化成機械能的效率η2是多大？
（2）太陽輻射的能量實際上是核聚變釋放的核能，其熱核反應(yīng)方程是4→+2，若質(zhì)量m=1 kg的質(zhì)子發(fā)生此核聚變所釋放的核能完全轉(zhuǎn)化為該車行駛的機械能，則能夠維持該車行駛的最長時間是多少？（已知mp=1.672 6×10-27 kg,mα=6.642 5×10-27 kg,me=0.000 9×10-27 kg,質(zhì)子的摩爾質(zhì)量M=1.0×10-27 kg/mol,NA=6.02×1023 mol-1）

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科目：高中物理 來源： 題型：

1996年清華大學(xué)和香港大學(xué)的學(xué)生合作研制了太陽能汽車，該車是用太陽能電池把所接收到的太陽光能轉(zhuǎn)化成電能供電動機工作的.假設(shè)車上的太陽能電池接收太陽光能的面板面積S=8 m2，正對太陽時能產(chǎn)生U=120 V的電壓，并對車上的電動機提供I=10 A的電流，電動機的電阻R=4 Ω，太陽光照射到地面上單位面積上的輻射功率P0=1.0×103 W,求：

（1）該車的太陽能電池轉(zhuǎn)化太陽光能為電能的效率η1是多大？電池把電能轉(zhuǎn)化成機械能的效率η2是多大？

（2）太陽輻射的能量實際上是核聚變釋放的核能，其熱核反應(yīng)方程是，若質(zhì)量m=1 kg的質(zhì)子發(fā)生此核聚變所釋放的核能完全轉(zhuǎn)化為該車行駛的機械能，則能夠維持該車行駛的最長時間是多少？（已知mp=1.672 6×10-27 kg,mα=6.642 5×10-27 kg,me=0.000 9×10-27 kg,質(zhì)子的摩爾質(zhì)量M=1.0×10-27 kg/mol,NA=6.02×1023 mol-1)

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科目：高中物理 來源： 題型：

用功率P0=1 W的光源照射離光源r=3 m處的某塊金屬的薄片，已知光源發(fā)出的是波長λ=589 nm的單色光，試計算：

（1）1 s內(nèi)打到金屬板1 m2面積上的光子數(shù)；

（2）若取該金屬原子半徑r1=0.5×10-10 m，則金屬表面上每個原子平均需隔多少時間才能接收到一個光子？

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科目：高中物理 來源： 題型：

用功率P0=1 W的點光源照射離光源R=1 m處的某塊金屬薄片，已知光源發(fā)出波長λ=600 nm的單色光，試計算：（1）每單位時間內(nèi)打到金屬1 m2面積上的光子數(shù)；（2）若該金屬原子半徑r=0.5×1010 m，則金屬表面上每個原子平均需隔多少時間才能接收到一個光子？

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