Question

光子具有动量，因此光照到物体表面被反射或被吸收时，都会对物体产生压力．利用这一原理，可以用太阳光作

光子具有动量，因此光照到物体表面被反射或被吸收时，都会对物体产生压力．利用这一原理，可以用太阳光作为探测器进行宇宙航行的动力．科学家们设计的一种探测器有8张三角形的帆像风车那样安装在探测器的周围，总面积达S=10 4 m 2 ，并始终保持正对着太阳．通过帆上的反光膜反射太阳光，利用太阳光对帆的压力使探测器得到加速．该探测器的总质量m=500kg．它所在的区域内每平方米面积上获得的太阳光功率为P=1kW，设反光膜能将太阳光全部反射．求：（1）太阳光对帆的总压力F是多大？（2）在太阳光的作用下，该探测器的速度每天可以增加多少？

Answer 1

（1）设探测器的帆时间t内接受到的光子总数为n，则有    PSt=nE 其中E是每个光子的能量． 对这些光子运用动量定理：设它们受到的总作用力是F，则  Ft=n?2p 其中p是每个光子的动量 又E=mc 2 ，p=mc 则得 E=pc 由以上各式得：F= 2PS c 代入数据得 F=0.00667N 根据牛顿第三定律得：太阳光对帆的总压力也是F=0.067N （2）在一天时间内，对探测器运用动量定理得 Ft=m△v 得△v=11.5m/s 答： （1）太阳光对帆的总压力F是0.067N． （2）在太阳光的作用下，该探测器的速度每天可以增加11.5m/s．