Question

【題目】用功率P0="1" W的點(diǎn)光源照射離光源R="1" m處的某塊金屬薄片，已知光源發(fā)出波長λ="600" nm的單色光，試計(jì)算：（1）每單位時(shí)間內(nèi)打到金屬1 m2面積上的光子數(shù)；（2）若該金屬原子半徑r=0.5×1010m，則金屬表面上每個(gè)原子平均需隔多少時(shí)間才能接收到一個(gè)光子？

Answer 1

【答案】（1）4.8×1021 個(gè)/(m2·s) （2）s

【解析】

（1）設(shè)點(diǎn)光源到金屬表面處的球面積為S，該處每平方米光的功率為P

每秒能量為E則E=Pt=①

所求光子數(shù)N=②

由①②可得N=4.8×1021個(gè)/（m2·s）.

(2)設(shè)每個(gè)原子在金屬板上占有面積為以r為半徑的圓面積S′，此面積上每秒接收的光子數(shù)為n，則n=N·S′=N·πr2，代入數(shù)據(jù)求得n="38" 個(gè)/s

所求平均時(shí)間t=s

思路（1）點(diǎn)光源發(fā)出的是球面波，所以應(yīng)當(dāng)先算出照射到金屬表面上每平方米面積上的光的功率，再算出每秒照射的光能.光能是光子能量的總和，由光子說可知每個(gè)光子的能量為hν，則可求出光子數(shù).（2）求出金屬表面上每個(gè)原子所占面積，就可求出每個(gè)原子每秒接收的光子數(shù)，倒數(shù)即為平均時(shí)間.