(1)设单位时间内激光器发出的光子数为n,每个光子的能量为E,动量为p,则激光器的功率为
P=nE
所以,单位时间内到达物体表面的光子总动量为:
p总=np=
=nE c
p c
(2)激光束被物体表面完全反射时,其单位时间内的动量改变量为:
△p=2p总=2
p c
根据动量定理,激光束对物体表面的作用力为:
F=2
p c
因此,激光束在物体表面引起的光压为:
p压=2
p cs
(3)设平板的质量为m,密度为ρ,厚度为d,面积为s,已知太阳常量为J;地球绕太阳公转的加速度为a.利用太阳的光压将平板送到太阳系以外的空间去,必须满足条件:太阳对平板的压力大于太阳对其的引力.结合(2)的结论,有:
2J
>mas c
而平板的质量m=ρds
所以:d<
2J cρa
解以上各式可得:d<1.6×10-6(m)
因此,平板的厚度应小于1.6×10-6(m)
答:(1)单位时间内到达物体表面的光子的总动量是
.p c
(2)其在物体表面引起的光压表达式是2
.p cs
(3)这种平板的厚度应小于1.6×10-6(m)