题目

可见光的平均波长约为0.5*10^-6m 一个100w的电灯泡所放出的能量约为有1%的能量由可见光携带 (1) 请估计1s内放出可见光子的数目 (2) 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 所产生的光压是多少?(设灯泡发出的光子在各个方向是均匀的)

提问时间：2021-03-20

答案

(1)可见光能量E=100W*1s*1%=1J
每个光子的能量E′=hv=hc/λ=6.626*10^-34 *3*10^8/0.5*10^-6=3.9756*10^-19J
光子的数量N=E/E′=1/3.9756*10^-19=2.515*10^18
（2）设黑体的面积为S,一秒钟里打在黑体上的光子的数量N′=S/4πR²*N,这些光子在打到黑体上后被黑体吸收,所以动量变为零,则每个光子的动量变化,ΔP′=h/λ-0=E′/c（E′为每个光子的能量,E′=E/N）则N个光子的动量变化,ΔP=NΔP′=N′h/λ=N′E′/c=S/4πR²*NE′/c=ES/4πR²c
由动量定理 Ft=ΔP t=1s F=ΔP=ES/4πR²c
P=F/S=E/4πR²c=1/（4*3.14*4*3*10ˆ8）=6.6*10ˆ-11Pa