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超爽物理题

  早在上个世纪,科学家们就想在航天器上安装面积很大的“风帆”,利用太阳系中的“太阳风”的作用来改变航天器的运行轨道,使航天器能够自由地遨游于太阳系中。实际上,所谓“太阳风”对“风帆”的作用,就是太阳辐射出的大量光子不断撞击被照射物体的表面,对被照射物体的表面产生的持续的压力,这种压力称为光压。
  
  根据量子理论,每个光子的动量p=h /λ(式中的h为普朗克常量,λ为光子的波长),不论光子被物体吸收还是被物体表面反射,光子的动量都发生了改变,从而产生光压。若已知太阳光的平均波长为λ,太阳光垂直照射在长为L,宽为l的矩形风帆上,然后全部光子被反射,单位时间内垂直于太阳光传播方向的单位面积上通过的光子个数为n,真空中光速为c,求该风帆上所受的光压。

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2005-09-06

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    早在上个世纪,科学家们就想在航天器上安装面积很大的“风帆”,利用太阳系中的“太阳风”的作用来改变航天器的运行轨道,使航天器能够自由地遨游于太阳系中。实际上,所谓“太阳风”对“风帆”的作用,就是太阳辐射出的大量光子不断撞击被照射物体的表面,对被照射物体的表面产生的持续的压力,这种压力称为光压。
    根据量子理论,每个光子的动量p=h /λ(式中的h为普朗克常量,λ为光子的波长),不论光子被物体吸收还是被物体表面反射,光子的动量都发生了改变,从而产生光压。若已知太阳光的平均波长为λ,太阳光垂直照射在长为L,宽为l的矩形风帆上,然后全部光子被反射,单位时间内垂直于太阳光传播方向的单位面积上通过的光子个数为n,真空中光速为c,求该风帆上所受的光压。
     解:时间t秒内垂直于太阳光传播方向的单位面积上通过的光子个数为nt,入射光子的总动量p= nt h /λ,反射光子的总动量p= -nt h /λ,设风帆上所受的光压为F,由动量定理得: 对光子:-Ft=-ntLl h /λ-ntLl h /λ F=2nLl h /λ 。
    。

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