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科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船.设该飞船所在地每秒每单位面积的光子数为n,光子平均波长为λ,太阳帆面积为S,反射率为100%.假定太阳光垂直射到太阳帆

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科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船.设该飞船所在地每秒每单位面积的光子数为n,光子平均波长为λ,太阳帆面积为S,反射率为100%.假定太阳光垂直射到太阳帆上,飞船总质量为m,

(1)求飞船加速度的表达式(光子动量p=h/λ).

(2)若太阳帆是黑色的,飞船加速度又为多少?

▼优质解答
答案和解析

(1)光子垂直射到太阳帆上再反射,动量改变量为2p,根据动量定理FΔt=n2p可得,太阳帆上受到的光压力

    F= =2nSh/λ

    故飞船加速度的表达式

    a=F/m=2nSh/mλ.

    (2)若太阳帆是黑色的,光子垂直射到太阳帆上不再反射,光子动量改变量为p,太阳帆上受到的光压力为F′=nSh/λ

    故飞船加速度a′=nSh/mλ.

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