高中 | 光子的动量 题目答案及解析

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选修3-5

第十七章 波粒二象性

17.2 光的粒子性

光子的动量

“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬$X$射线,这种射线光子的波长很短,设其波长为 $\lambda$。若太阳均匀地向各个方向辐射硬$X$射线,辐射的总功率为 $P$,卫星探测仪镜头正对着太阳。已知探测仪镜头面积为 $S$,卫星离太阳中心的距离为 $L$,普朗克常量为 $h$,光速为 $c$、则硬$X$射线光子的动量为                 ,探测仪镜头每秒可接收到                 个该种光子。

[["$\\dfrac{h}{\\lambda}$","$\\dfrac{PS\\lambda}{4\\pi hcL^{2}}$"]]

$14$.根据光子的动量可知$p=\dfrac{h}{\lambda}$

太阳每秒辐射$n$个硬$X$射线光子,镜头每秒可接收到的光子数为$N$,则有$N=\dfrac{S}{4\pi L^{2}}n$

太阳辐射的总功率为$P$,即太阳每秒辐射的能量为$P=nh\nu=nh\dfrac{c}{\lambda}$

联立解得$N=\dfrac{PS\lambda}{4\pi hcL^{2}}$

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