题目列表(包括答案和解析)
(15分)如图所示,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,λ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.右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)如果用一束强光同时照射a、b两个圆片,光线的入射方向跟圆片表面垂直,悬丝将向哪个方向偏转?为什么?
(2)已知a、b两个圆片的半径都为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多大。
(20分)目前,大功率半导体激光器的主要结构形式是由许多发光区等距离地排列在一条直线上的长条状,通常称为激光二极管条.但这样的半导体激光器发出的是很多束发散光束,光能分布很不集中,不利于传输和应用.为了解决这个问题,需要根据具体应用的要求,对光束进行必需的变换(或称整形).如果能把一个半导体激光二极管条发出的光变换成一束很细的平行光束,对半导体激光的传输和应用将是非常有意义的.为此,有人提出了先把多束发散光会聚到一点,再变换为平行光的方案,其基本原理可通过如下所述的简化了的情况来说明.
如图,S1、S2、S3 是等距离(h)地排列在一直线上的三个点光源,各自向垂直于它们的连线的同一方向发出半顶角为a =arctan的圆锥形光束.请使用三个完全相同的、焦距为f = 1.50h、半径为r =0.75 h的圆形薄凸透镜,经加工、组装成一个三者在同一平面内的组合透镜,使三束光都能全部投射到这个组合透镜上,且经透镜折射后的光线能全部会聚于z轴(以S2为起点,垂直于三个点光源连线,与光束中心线方向相同的射线)上距离S2为 L = 12.0 h处的P点.(加工时可对透镜进行外形的改变,但不能改变透镜焦距.)
1.求出组合透镜中每个透镜光心的位置;
2.说明对三个透镜应如何加工和组装,并求出有关数据。
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