Sóng điện từ và Photon potx

Sóng điện từ và Photon

Sự định hướng của đuôi sao chổi

1)Với sóng tới, một SPCDS có tần số v, truyền theo phương trục Ox, người ta gắn 1 chùm photon

truyền đi với vận tốc c, song song với trục Ox. Ta nhắc lại, một photon có tần số v, thì có một

năng lượng hv là một động lượng (h là hằng số Planck).

a) Có thể gán cho sóng tới mật độ hạt photon n bằng bao nhiêu? Hãy biểu thị n là hàm của , h và

v.

b) Hãy tìm lại biểu thức bằng cách xét những va chạm tuyệt đối đàn hồi của các photon trên

thành kim loại.

2)Hãy đề xuất một sự tổng quát hóa biểu thức giá trị trung bình của áp suất bức xạ trong trường hợp

tia tới xiên góc trên mặt phản xạ, với góc tới θ.

3)Đánh giá lực tác dụng lên một hạt nhờ phản xạ, coi như một quả cầu bán kính a đặt trong một chùm

sáng như vậy.

4)Hạt đó có mật độ khối lượng µ, nằm cách tâm Mặt Trời một khoảng cách r. Tính bán kính giới hạn

để cho lực bức xạ do sự bức xạ của Mặt Trời cân bằng với lực vạn vật hấp dẫn của Mặt Trời.

Cho biết: µ = 3.103

kg.m-3 ;

Hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11 kg-1.m3

.s-2

Khối lượng của Mặt Trời M = 2.1030 kg

Công suất tổng cộng trung bình do Mặt Trời bức xạ ra: W

Sự khảo sát đó có cho phép giải thích hay không: tại sao đám mây khí, gọi là đuôi sao chổi, lại ở

phía sau sao chổi khi nó tới gần Mặt Trời và ở phía trước sao chổi khi nó đi ra xa?

Bài làm

1)a)

b) Xét sóng tới là một chùm photon vận tốc c đến phản xạ trên một mặt S của vật liệu phản xạ

Mỗi photon tới đi đến cái thành với một động lượng ; nó phản xạ ở đó mà không mất năng lượng

(va chạm tuyệt đối đàn hồi) tức là không thay đổi tần số, và lại bay đi với một động lượng . Do đó

photon truyền cho gương một động lượng bằng (theo định luật tác dụng và phản tác dụng)

Số lương photon nảy trên cái thành trong khoảng thời gian dt là dN = nScdt (tại thời diểm t các

photon nằm trong hình trụ có tiết diện S và chiều dài cdt). Những va chạm của các photon này tạo

trên cái thành một lực cho bởi , tức là 2nS, có dạng , với . Ta thấy lại

2) TRong trường hợp một sự tới xiên, ta phải biến đổi dN = n(Scosθ)cdt và , và áp suất bức xạ trở

thành:

3) Ta tính toán theo tọa độ cầu có trục (Ox). Lực tác dụng lên một yếu tố mặt cầu nhìn từ O dưới

góc khối dΩ = sinθdθdφ là d. Vậy lực tác dụng lên viên bi có bán kính r là :

4) So sánh áp lực (nó cho một bậc độ lớn của sức đẩy do bức xạ tác dụng, ngay cả nếu các hạt bụi

không phải là các vật phản xạ bằng kim loại) với chuẩn của lực hấp dẩn do Mặt Trời

Công suất do Mặt Trời bức xạ ứng với thong lượng của vector POYNTING trung bình xuyên qua

một mặt cầu bán kính r