Question

【題目】根據(jù)量子理論，光子不但有能量，還有動(dòng)量，光子動(dòng)量p=，其中h是普朗克常量，是光子的波長。光子有動(dòng)量，光照到物體表面，對(duì)物體表面產(chǎn)生壓力。某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種以光壓為動(dòng)力的宇宙飛船。給飛船裝上面積為S=4×104m2反射率極髙的帆板，并讓它正對(duì)太陽，軌道位置每秒鐘每平方米面積上得到的太陽光能為E0=1.35 kJ，航天器質(zhì)量為M=50 kg，忽略除光壓力以外其他力的作用，不考慮因?yàn)槲恢米兓瘜?dǎo)致的單位面積功率變化，c =3.0×108 m/s。求

（1）1s向照射到帆板上光子的總動(dòng)量；

（2）飛船的加速度大��；1小時(shí)內(nèi)飛船的速度變化大�。ńY(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】（1）0.18N·s；（2）26m/s

【解析】

（1）光子能量E=hv.

光子動(dòng)量

p=

所以

E=pc.

單位時(shí)間接收到的能量與光子數(shù)n的關(guān)系

E0S=nE

P總=np

所以

P總==0.18N·s

（2）對(duì)撞上帆板光子分析，由動(dòng)量定理

2P總=F壓t，

其中t=1s

由牛頓第二定律

a==7.2×10-3m/s2

△v=at=26m/s