光的波粒二象性是指光既具有波動(dòng)特性,又具有粒子特性。
麥克斯韋電磁場(chǎng)理論指出:變化的磁場(chǎng)和變化的電場(chǎng)可以相互激發(fā),無(wú)論是電場(chǎng)分量E還是磁場(chǎng)分量B都是以橫波的形式組成一個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)像波一樣向前傳播。
2019年8月2日,新華社發(fā)布新聞報(bào)道《馭光而行不是夢(mèng)!“光帆2號(hào)”成功在太空驗(yàn)證太陽(yáng)帆技術(shù)》:美國(guó)行星學(xué)會(huì)的“光帆2號(hào)”飛行器近日終于在太空成功驗(yàn)證了太陽(yáng)帆技術(shù),僅利用太陽(yáng)光的光子動(dòng)量作為動(dòng)力就抬升了軌道高度,成為首個(gè)在地球軌道上受控運(yùn)行的太陽(yáng)帆飛行器。太陽(yáng)帆是利用太陽(yáng)光產(chǎn)生的光壓推動(dòng)物體前進(jìn)的,這使恒星光為星際旅行提供了取之不盡的能源。目前,國(guó)際上最先進(jìn)的太陽(yáng)帆材料是聚酰亞胺薄膜,正對(duì)陽(yáng)光的一面鍍上鋁膜。
(1)如圖2所示,假設(shè)有一導(dǎo)體棒ab,垂直于磁場(chǎng)分量及電磁波的傳播方向(即x軸方向)放置。已知磁場(chǎng)強(qiáng)度的最大值為B0,光速為C。
a.在圖2中此時(shí)導(dǎo)體棒哪端(a或b)電勢(shì)高?求出此時(shí)導(dǎo)體棒所在位置處電磁波分量——電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。徽?qǐng)你選擇圖中曲線①或曲線②,并在其中一條對(duì)應(yīng)電場(chǎng)線上補(bǔ)畫(huà)出電磁波分量——電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向。
b.請(qǐng)從光的電磁波動(dòng)理論角度定性解釋這種光壓是怎樣產(chǎn)生的?
(2)現(xiàn)設(shè)想利用太陽(yáng)光壓將“光帆3號(hào)”探測(cè)器送到太陽(yáng)系以外探索宇宙的奧秘,請(qǐng)你從光的量子理論角度估算“光帆3號(hào)”面質(zhì)比(光帆太空展開(kāi)的面積S與航天器總質(zhì)量m之比——航天器重要軌控參數(shù))的最小值。(不計(jì)行星對(duì)探測(cè)器的引力和太陽(yáng)常數(shù)的變化)
已知太陽(yáng)質(zhì)量為M=2×1030kg、日地距離為Rse=1.5×1011m,萬(wàn)有引力常量為G=6.67×10-11N?m2/kg2、光速為c=3×108m/s。利用人造衛(wèi)星上的精密儀器測(cè)得在地球大氣層上空垂直太陽(yáng)光的平面上,每秒鐘每平方米可以接收到的太陽(yáng)能為E=1.35×103J。
【考點(diǎn)】光具有波粒二象性;麥克斯韋電磁場(chǎng)理論;用能量守恒定律解決實(shí)際問(wèn)題;動(dòng)量定理的內(nèi)容和應(yīng)用;光子的動(dòng)量.
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書(shū)面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:228引用:1難度:0.1
把好題分享給你的好友吧~~