激光由于其單色性好、亮度高、方向性好等特點(diǎn),在科技前沿的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,已知光在真空中的傳播速度為c,普朗克常量為h,光子的能量E與動(dòng)量p的關(guān)系是p=Ec。
(1)科研人員曾用強(qiáng)激光做過(guò)一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn):一個(gè)小玻璃平片被一束強(qiáng)激光托在空中。已知激光照射到小玻璃片上的功率為P,假設(shè)激光豎直向上照射,照到玻璃片上的激光被全部吸收掉,重力加速度為g。求小玻璃片的質(zhì)量m;
(2)激光冷卻和原子捕獲技術(shù)在科學(xué)上意義重大,特別是對(duì)生物科學(xué)將產(chǎn)生重大影響。所謂激光冷卻就是在激光的作用下使得熱運(yùn)動(dòng)的原子減速,其具體過(guò)程如下:一質(zhì)量為m的原子沿著x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),頻率為ν1的激光束迎面射向該原子,以速度v0運(yùn)動(dòng)著的原子就會(huì)吸收迎面而來(lái)的光子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),而處于激發(fā)態(tài)的原子會(huì)很快又自發(fā)地輻射光子回到基態(tài)。原子自發(fā)輻射的光子方向是隨機(jī)的,假設(shè)以上過(guò)程中,原子的速度已經(jīng)很小,光子向各方向輻射的可能性可認(rèn)為是均等的。
①設(shè)原子單位時(shí)間內(nèi)與n個(gè)光子發(fā)生相互作用,求運(yùn)動(dòng)原子做減速運(yùn)動(dòng)的加速度;
②已知處于基態(tài)的某靜止原子能夠吸收頻率為ν0的光子,從而躍遷到它的第一激發(fā)態(tài)。假設(shè)以速度v0運(yùn)動(dòng)著的原子吸收迎面而來(lái)的光子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),該原子發(fā)生吸收光子后,原子的速度就變?yōu)関1,方向未變。已知該過(guò)程也遵循能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律,為了求原子的速度v1,請(qǐng)列出相應(yīng)的守恒定律對(duì)應(yīng)的方程。
E
c
【答案】(1)小玻璃片的質(zhì)量為;
(2)①運(yùn)動(dòng)原子做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為;
②動(dòng)量守恒方程為mv0-=(m+M)v1,由能量守恒方程為+hν0=。
P
cg
(2)①運(yùn)動(dòng)原子做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為
nh
ν
1
mc
②動(dòng)量守恒方程為mv0-
h
ν
0
c
1
2
m
v
2
0
1
2
(
m
+
M
)
v
2
1
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書(shū)面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:133引用:2難度:0.4
相似題
-
1.下列說(shuō)法中正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/31 8:0:1組卷:15引用:1難度:0.5 -
2.從物理角度看,光很令人驚奇,下列有關(guān)光的說(shuō)法,其中正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2025/1/1 8:0:2組卷:11引用:2難度:0.7 -
3.玻爾為解釋氫原子光譜畫(huà)出的氫原子能級(jí)示意圖如圖所示,一群氫原子處于n=5的激發(fā)態(tài),當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級(jí)時(shí),下列說(shuō)法符合玻爾理論的是( )
發(fā)布:2024/12/29 18:30:2組卷:46引用:2難度:0.7
相關(guān)試卷