激光由于其单色性好、亮度高、方向性好等特点,在科技前沿的许多领域有着广泛的应用。根据光的波粒二象性可知,当光与其他物体发生相互作用时,光子表现出有能量和动量,对于波长为λ的光子,其动量p=hλ,已知光在真空中的传播速度为c,普朗克常量为h。
(1)科研人员曾用强激光做过一个有趣的实验:一个水平放置的小玻璃片被一束强激光托在空中。已知激光竖直向上照射到质量为m的小玻璃片上后,全部被小玻璃片吸收,重力加速度为g。求激光照射到小玻璃片上的功率P;
(2)激光冷却和原子捕获技术在科学上意义重大,特别是对生物科学将产生重大影响。所谓激光冷却就是在激光的作用下使得做热运动的原子减速,其具体过程如下:一质量为m的原子沿着x轴负方向运动,频率为ν0的激光束迎面射向该原子。运动着的原子就会吸收迎面而来的光子从基态跃迁,而处于激发态的原子会立即自发地辐射光子回到基态。原子自发辐射的光子方向是随机的,在上述过程中原子的速率已经很小,因而光子向各方向辐射光子的可能性可认为是均等的,因而辐射不再对原子产生合外力的作用效果,并且原子的质量没有变化。
①设原子单位时间内与n个光子发生相互作用,求运动原子做减速运动的加速度a的大小;
②假设某原子以速度v0沿着x轴负方向运动,当该原子发生共振吸收后跃迁到了第一激发态,吸收一个光子后原子的速度大小发生变化,方向未变。求该原子的第一激发态和基态的能级差ΔE。
③假设光子沿前进方向有自旋,自旋方向满足右手螺旋法则,大拇指指向光子的运动方向,弯曲的四指指向旋转方向,原子吸收光子后,其旋转方向是逆时针还是顺时针(沿入射方向看)?其角速度如何变化?
h
λ
【答案】见试题解答内容
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:215引用:1难度:0.3