(1)可见光的光子“平均能量”是多少?(可看成波长为500nm的光子的能量)其动量是多少?

(1)可见光的光子“平均能量”是多少?(可看成波长为500nm的光子的能量)其动量是多少?
(2)一个100W的电灯泡所放出的能量约有1%的能量由可见光携带,请估计灯泡每秒钟放出可见光光子的数目.
(3)当上述灯泡所发出的光子垂直打在离灯泡2m处的黑体上时,所产生的光压是多大?(假定灯泡发出光子在各个方向是均匀的)(提示:光子的动量和波长的关系是p=
h
λ
,h=6.63×10-34Js)
sigongqi 1年前 已收到1个回答 举报

wiaco 幼苗

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解题思路:(1)根据E=hγ,可求出光子能量;根据P=[h/λ]与E=hγ,即可求解;
(2)根据每秒辐射能量与每个光子的能量,即可求解;
(3)根据光子对黑体的压强,就是黑体在单位面积上每秒钟受到光子冲击时光子动量的改变量,即可求解.

(1)光子能量E=hν=
hc
λ=
6.63×10−34×3×108
500×10−9=3.98×10−19(J)
由光子的能量和动量的关系可得,光子的动量p=
E
c=
3.98×10−19
3×108=1.33×10−27(kg•m/s)
也可用p=
h
λ=
6.63×10−34
500×10−9=1.33×10−27(kg•m/s)
(2)灯泡在可见光区域内辐射能量为N=1%×100=1(W),
则每秒钟辐射光子数为n=
N
E=
1
3.98×10−19=2.51×1018(个/秒)
(3)光子对黑体的压强,就是黑体在单位面积上每秒钟受到光子冲击时光子动量的改变量.
因为光子被黑体吸收,所以动量的改变量在数值上等于光子原来的动量.
以灯泡为球心,2m为半径作一个球面,则球面积S=4πR2
光压p′=
np
4πR2=
2.51×1018×1.33×10−27
4×3.14×22=6.6×10−11(Pa)
答:(1)可见光的光子“平均能量”是3.98×10-19J;其动量是1.33×10-27kg.m/s;
(2)灯泡每秒钟放出可见光光子的数目2.51×1018
(3)产生的光压是6.6×10-11Pa.

点评:
本题考点: 光子的发射和吸收.

考点点评: 考查公式E=hγ,P=[h/λ]的应用,掌握学会构建物理模型,从而降低解题的难度.

1年前

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