光子不僅具有能量，也具有動量。照到物體表面的光子被物體吸收或被反射都會對物體產(chǎn)生一定的壓強，這就是光壓。光壓的產(chǎn)生機理與氣體壓強產(chǎn)生的機理類似：大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力變現(xiàn)為氣體的壓強。體積為V的正方形密閉容器中有大量的光子，如圖所示。為簡化問題，我們做如下假定：每個光子的頻率均為ν，光子與器壁各面碰撞的機會均等，光子與器壁碰撞為彈性碰撞，且碰撞前后瞬間，光子動量方向都與器壁垂直，不考慮器壁發(fā)出的光子數(shù)和對光子的吸收，光子的總數(shù)保持不變，且單位體積內光子個數(shù)為n；光子之間無相互作用。已知：單個光子的能量?和動量p間存在關系?=pc（其中c為光速），普朗克常數(shù)為h。
（1）①寫出單個光子的動量p的表達式（結果用c、h和ν表示）
②寫出光壓的表達式（結果用n、h、ν表示）
（2）類比理想氣體，我們將題目所述的大量光子的集合稱為光子氣體，把容器中所有光子的能量稱為光子氣體的內能。
①求出容器內光子氣體內能U的表達式（結果用V和光壓I表示）
②為V的容器內存在質量為m、單位體積內氣體分子個數(shù)為n’的理想氣體，分子速率均為v,且與器壁各面碰撞的機會均等；與器壁碰撞前后瞬間，光子動量方向都與器壁垂直，且速率不變。求氣體內能U′與體積V和壓強p_氣的關系；并從能量和動量之間關系的角度說明光子氣體內能表達式與氣體內能表達式不同的原因。