光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具们能量之外还具有动量。由狭义相对论可知,一定的质量m与一定的能量E相对应:E=mc2,其中c为真空中光速。真空中光速c,普朗克常量h均已知。
(1)已知某单色光的频率为ν,波长为λ,该单色光光子的能量E=hν,中h为普朗克常量。试借用质子、电子等粒子动最的定义:动量=质量×速度,推导该单色光光子的动量p=hλ;
(2)光照射到物体表面时,如同大量气体分与器壁的频繁碰撞一样,将产生持续均匀的压力,这种压力会对物体表面产生压强,这就是“光压”,用l表示。一台发光功率为P0的激光器发出一束某频率的激光,光束的横截面积为S。当该激光束垂直照射到某物体表面时,假设光全部被吸收,试写出其在物体表面引起的光压的表达式;
(3)在某次康普顿效应中,为简化问题研究,设入射光子与静止的无约束自由电子发生弹性碰撞,如图,碰撞后光子的方向恰好与原入射方向成90°,已知:入射光波长λ0,散射后波长为λ1,求碰撞后电子的动能和动量。
p
=
h
λ
【答案】(1)由推导可得,该单色光光子的动量为。
(2)其在物体表面引起的光压的表达式为。
(3)碰撞后电子的动能为和动量为。
p
=
h
λ
(2)其在物体表面引起的光压的表达式为
P
0
c
S
(3)碰撞后电子的动能为
hc
λ
1
-
λ
0
λ
1
λ
0
h
λ
0
λ
1
λ
2
1
+
λ
2
0
【解答】
【点评】
声明:本试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布。
发布:2024/6/23 8:0:10组卷:162引用:1难度:0.3