根据量子理论：光子不但有动能还有动量，其计算公式为p=hλ．既然光子有动量，那么照射到物体表面，光子被物体反射或吸收时光就会对物体产生压强，称为“光压”．（1）一台CO2气体激

Question

根据量子理论：光子不但有动能还有动量，其计算公式为p=(h)/(λ)．既然光子有动量，那么照射到物体表面，光子被物体反射或吸收时光就会对物体产生压强，称为“光压”．
（1）一台CO₂气体激光器发出的激光的功率为P₀，射出的光束的横截面积为S，光速为c，当它垂直射到某一较大的物体表面时光子全部被垂直反射，则激光对该物体产生的光压是多大？
（2）既然光照射物体会对物体产生光压，有人设想在遥远的宇宙探测用光压为动力推动航天器加速．假设一探测器处在地球绕日轨道上，给该探测器安上面积极大，反射率极高的薄膜，并让它正对太阳．已知在地球绕日轨道上，每平方米面积上得到太阳光的功率为1.35kW，探测器的质量为M=50kg，薄膜面积为4×10⁴m²，求由于光压的作用探测器得到的加速度为多大？

Answer 1

（1）由E=hv，P=(h)/(λ)以及光在真空中光速c=λv知，
光子的动量和能量之间关系为E=pc．
设时间t内激光器射出光子个数为n，每个光子能量为E，激光射到物体上后全部反射，则这时激光对物体的光压最大，设这个压强为P_压
激光器的功率P0=(n)/(t)•E
由动量定理得：F•(t)/(n)=2P
压强P压=(F)/(S)
由以上各式得：P压=(F)/(S)=(2P0)/(cS)
（2）探测器受到光压力为F=p'_压S
对探测器应用牛顿第二定律F=Ma
可得a=(P′压S)/(M)
代入数据得：a=7.2×10^-3m/s²
答：（1）最大光压是(2P0)/(cS)；
（2）探测器得到的加速度为7.2×10^-3m/s²