Question

光具有波粒二象性，光子的能量E=hν，其中頻率表征波的特征，在愛因斯坦提出光子說(shuō)之后，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意提出了光子動(dòng)量p與光波波長(zhǎng)λ的關(guān)系為：p=.若某激光管以P_W=60 W的功率發(fā)射波長(zhǎng)λ=6.63×10^-7 m的光束，試根據(jù)上述理論計(jì)算：

（1）激光管在1 s內(nèi)發(fā)射出多少個(gè)光子？

（2）若光束全部被某黑體表面吸收，那么該黑板表面所受到光束對(duì)它的作用力F為多大?

Answer 1

解析：(1)設(shè)在時(shí)間Δt內(nèi)發(fā)射出的光子數(shù)為n，光子頻率為ν，每一個(gè)光子的能量E=hν，則P_W=,又ν=，則n=，將Δt=1 s代入上式，得：

n==2.0×10²⁰ 個(gè).

（2）在時(shí)間Δt內(nèi)激光管發(fā)射出的光子全部被黑體表面吸收，光子的末動(dòng)量變?yōu)榱悖瑩?jù)題中信息可知，n個(gè)光子的總動(dòng)量為p_總=np=

據(jù)動(dòng)量定理可知FΔt=p_總

黑體表面對(duì)光子束的作用力為F==2.0×10^-7 N.

又據(jù)牛頓第三定律，光子束對(duì)黑體表面的作用力為F′=F=2.0×10^-7 N.

答案：（1）2.0×10²⁰個(gè)         （2）2.0×10^-7 N