光子不仅具有能量，也具有动量。照到物体表面的光子被物体吸收或被反射都会对物体产生一定的压强，这就是光压。光压的产生机理与气体压强产生的机理类似：大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力变现为气体的压强。体积为V的正方形密闭容器中有大量的光子，如图所示。为简化问题，我们做如下假定：每个光子的频率均为ν，光子与器壁各面碰撞的机会均等，光子与器壁碰撞为弹性碰撞，且碰撞前后瞬间，光子动量方向都与器壁垂直，不考虑器壁发出的光子数和对光子的吸收，光子的总数保持不变，且单位体积内光子个数为n；光子之间无相互作用。已知：单个光子的能量ϵ和动量p间存在关系ϵ=pc（其中c为光速），普朗克常数为h。
（1）①写出单个光子的动量p的表达式（结果用c、h和ν表示）
②写出光压的表达式（结果用n、h、ν表示）
（2）类比理想气体，我们将题目所述的大量光子的集合称为光子气体，把容器中所有光子的能量称为光子气体的内能。
①求出容器内光子气体内能U的表达式（结果用V和光压I表示）
②为V的容器内存在质量为m、单位体积内气体分子个数为n’的理想气体，分子速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，光子动量方向都与器壁垂直，且速率不变。求气体内能U′与体积V和压强p_气的关系；并从能量和动量之间关系的角度说明光子气体内能表达式与气体内能表达式不同的原因。