Question

【題目】一臺二氧化碳氣體激光器發出的激光功率為，射出的光束截面積為（已知，對于波長為的光束，其每一個光子的動量為，式中h為普朗克恒量，鐵的有關參數為熱容量，密度，熔點，熔解熱，摩爾質量）求

（1）當該光束垂直入射到一物體平面上時，可能產生的光壓的最大值為多少？

（2）這束光垂直射到溫度T為273K，厚度d為的鐵板上，如果有80%的光束能量被激光所照射到的那一部分鐵板所吸收，并使其熔化成與光束等截面積的直圓柱孔，這需要多少時間？

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】

（1）當光束垂直入射到一個平面上時，如果光束被完全反射，且反射光垂直于平面，則光子的動量改變達最大值，為

．

此時該光束對被照射面的光壓為最大。設單位時間內射到平面上的光子數為n，光壓p的數值就等于這些光子對被照射面積A的沖量（也就是光子動量的改變量）的總和除以面積A，即

．

每個光子的能量為，這里c為真空中的光速，以為光的頻率，因而．

于是，．

（2）激光所照射到的質量為M那一小部分鐵板在熔化過程中所吸收的熱量為

，

所以

．