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激光束可以看作是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动.激光照射到物体上,在发生反射、折射和吸收现象的同时,也会对物体产生作用.光镊效应就是一个实例,激光束可
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激光束可以看作是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动.激光照射到物体上,在发生反射、折射和吸收现象的同时,也会对物体产生作用.光镊效应就是一个实例,激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒.
一束激光经S点后被分成若干细光束,若不考虑光的反射和吸收,其中光束①和②穿过介质小球的光路如图②所示,图中O点是介质小球的球心,入射时光束①和②与SO的夹角均为θ,出射时光束均与SO平行.请在下面两种情况下,分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向.
a.光束①和②强度相同;
b.光束①比②强度大.
一束激光经S点后被分成若干细光束,若不考虑光的反射和吸收,其中光束①和②穿过介质小球的光路如图②所示,图中O点是介质小球的球心,入射时光束①和②与SO的夹角均为θ,出射时光束均与SO平行.请在下面两种情况下,分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向.
a.光束①和②强度相同;
b.光束①比②强度大.
▼优质解答
答案和解析
设光束1单位时间内射出的光子数为N1,光束2单位时间内射出的光子数为N2,该激光束单个光子的动量为P.规定向右为水平方向的正方向.向上为竖直方向的正方向.根据动量定理得
对光束1有:
水平方向:(N1△t)(P-Pcosθ)=F1x•△t
竖直方向:(N1△t)(0-Psinθ)=F1y•△t
对光束2有:
水平方向:(N2△t)(P-Pcosθ)=F2x•△t
竖直方向:(N2△t)[0-(-Psinθ)]=F2y•△t
a、光束①和②强度相同,有 N1=N2.
Fx=F1x+F2x>0,方向向右
Fy=F1y+F2y=0
所以 F=Fx,方向水平向右
根据牛顿第三定律可知,小球所受的合力方向水平向左.
b、若强度不同,且N1>N2.所以
Fx=F1x+F2x>0,方向向右
Fy=F1y+F2y<0,方向竖直向下
根据力的合成可知,合力 F方向为右下
根据牛顿第三定律知,小球所受的合力方向为左上.
答:
a.光束①和②强度相同时,光束因折射对小球产生的合力的方向向左;
b.光束①比②强度大时,小球所受的合力方向为左上.
对光束1有:
水平方向:(N1△t)(P-Pcosθ)=F1x•△t
竖直方向:(N1△t)(0-Psinθ)=F1y•△t
对光束2有:
水平方向:(N2△t)(P-Pcosθ)=F2x•△t
竖直方向:(N2△t)[0-(-Psinθ)]=F2y•△t
a、光束①和②强度相同,有 N1=N2.
Fx=F1x+F2x>0,方向向右
Fy=F1y+F2y=0
所以 F=Fx,方向水平向右
根据牛顿第三定律可知,小球所受的合力方向水平向左.
b、若强度不同,且N1>N2.所以
Fx=F1x+F2x>0,方向向右
Fy=F1y+F2y<0,方向竖直向下
根据力的合成可知,合力 F方向为右下
根据牛顿第三定律知,小球所受的合力方向为左上.
答:
a.光束①和②强度相同时,光束因折射对小球产生的合力的方向向左;
b.光束①比②强度大时,小球所受的合力方向为左上.
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