Question

光具有波粒二象性，光子的能量E=hν，其中频率表征波的特征，在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长λ的关系为：p=.若某激光管以P_W=60 W的功率发射波长λ=6.63×10^-7 m的光束，试根据上述理论计算：

（1）激光管在1 s内发射出多少个光子？

（2）若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑板表面所受到光束对它的作用力F为多大?

Answer 1

解析：(1)设在时间Δt内发射出的光子数为n，光子频率为ν，每一个光子的能量E=hν，则P_W=,又ν=，则n=，将Δt=1 s代入上式，得：

n==2.0×10²⁰ 个.

（2）在时间Δt内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n个光子的总动量为p_总=np=

据动量定理可知FΔt=p_总

黑体表面对光子束的作用力为F==2.0×10^-7 N.

又据牛顿第三定律，光子束对黑体表面的作用力为F′=F=2.0×10^-7 N.

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