Как найти давление на поверхность, которая поглощает 70% фотонов и отражает 30%, исходя из квантовых представлений?

Предмет вопроса: Давление фотонов и отражение

Объяснение: Чтобы найти давление на поверхность, которая поглощает 70% и отражает 30% фотонов, мы должны использовать квантовые представления и знания о законе сохранения импульса. Согласно этому закону, изменение импульса фотона после столкновения будет равно изменению импульса поверхности.

Первым шагом в решении этой задачи является вычисление импульса фотона, используя формулу импульса p, которая определяется как импульс деленный на скорость (p=h/λ, где h - постоянная Планка, λ - длина волны фотона). Однако, для данной задачи нам даны энергия потока фотонов выраженная как E=hv, где v - частота волны фотона.

Используя данную формулу для энергии фотона, мы можем выразить импульс p фотона следующим образом: p = E/c, где c - скорость света.

Теперь, чтобы найти изменение импульса фотона после отражения от поверхности, мы можем использовать закон отражения, который гласит, что угол падения равен углу отражения. Таким образом, можно предположить, что поглощение фотонов возникает с определенным углом падения, и соответственно, отражение будет иметь такой же угол с противоположной стороны.

После этого мы можем применить закон сохранения импульса, чтобы найти давление на поверхность.
Давление на поверхность может быть вычислено как разность импульсов до и после отражения, деленная на площадь поглощающей и отражающей поверхности.

Дополнительный материал:
Допустим, энергия потока фотонов равна 2x10^-19 Дж, скорость света равна 3x10^8 м/с, площадь поглощения равна 0.1 м^2, а площадь отражения равна 0.05 м^2. Какое давление оказывается на поверхность?

Решение:
Шаг 1: Вычислим импульс фотона, используя формулу p = E/c.
p = (2x10^-19 Дж) / (3x10^8 м/с) ≈ 6.67x10^-28 Н·с.

Шаг 2: Вычислим изменение импульса фотонов после отражения. Поскольку 30% фотонов отражается, изменение импульса будет равно 2*(30/100)*p = 0.6p.

Шаг 3: Найдем давление на поверхность, используя формулу давления P = Δp / A, где Δp - изменение импульса, A - площадь поверхности.

P = (0.6*6.67x10^-28 Н·с) / (0.1 м^2 + 0.05 м^2) = 3.33x10^-28 Па.

Таким образом, давление на поверхность будет примерно равно 3.33x10^-28 Па.

Совет: Важно помнить, что это упрощенная модель, и в реальности давление на поверхность может зависеть от различных факторов, таких как угол падения света, состав и структура поверхности и другие параметры.

Дополнительное задание: Допустим, энергия потока фотонов равна 5x10^-20 Дж, скорость света равна 3x10^8 м/с, площадь поглощения равна 0.2 м^2, а площадь отражения равна 0.1 м^2. Какое давление оказывается на поверхность? Вычислите ответ в Па.