光的干涉和衍射現象說明光具有波動性。愛因斯坦的光電效應理論和康普頓效應理論表明,光在某些方面確實也會表現得像是由一些粒子(即一個個有確定能量和動量的“光子”)組成的。人們意識到,光既具有波動性,又具有粒子性。(c為光速,h為普朗克常量)
(1)物理學家德布羅意把光的波粒二象性推廣到實物例子,他提出假設:實物粒子也具有波動性,即每一個運動的粒子都與一個對應的波相聯系,粒子的能量E和動量p跟它所對應波的頻率v和波長λ之間也遵從如下關系:v=Eh,λ=hp。請依據上述關系以及光的波長公式,試推導單個光子的能量E和動量p間存在的關系;
(2)我們在磁場中學習過磁通量?,其實在物理學中有很多通量的概念,比如電通量、光通量、輻射通量等等。輻射通量?e表示單位時間內通過某一截面的輻射能,其單位為J/s。
①光子具有能量。一束波長為λ的光垂直照射在面積為S的黑色紙片上,其輻射通量為?e,且全部被黑紙片吸收,求該束光單位體積內的光子數n;
②光子具有動量。當光照射到物體表面上時,不論光被物體吸收還是被物體表面反射,光子的動量都會發生改變,因而對物體表面產生一種壓力。求上一問中的光對黑紙片產生的壓力大小,并判斷若將黑紙片換成等大的白紙片,該束光對白紙片的壓力有何變化。
E
h
h
p
【答案】(1)單個光子的能量E和動量p間存在的關系為E=pc;
(2)①該束光單位體積內的光子數為;
②光對黑紙片產生的壓力大小為,該束光對白紙片的壓力變大。
(2)①該束光單位體積內的光子數為
λ
Φ
e
S
h
c
2
②光對黑紙片產生的壓力大小為
Φ
e
c
【解答】
【點評】
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發布:2024/6/27 10:35:59組卷:256引用:1難度:0.4
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