Question

【題目】太陽帆飛船是利用太陽光的壓力進行太空飛行的航天器，由于太陽光具有連續不斷、方向固定等特點，借助太陽帆為動力的航天器無須攜帶任何燃料．在太陽光光子的撞擊下，航天器的飛行速度會不斷增加，并最終飛抵距地球非常遙遠的天體．現有一艘質量為m的太陽帆飛船在太空中運行，其帆面與太陽光垂直．設帆能90%地反射太陽光，帆的面積為S，且單位面積上每秒接受到的太陽輻射能量E0，已知太陽輻射的光子的波長絕大多數集中在波長為2×10-7m～1×10-5m波段，計算時可取其平均波長為λ0，且不計太陽光反射時頻率的發化．已知普朗克常量h

（1）每秒鐘射到帆面的光子數為多少？

（2）由于光子作用，飛船得到的加速度為多少？

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】

（1）每秒光照射到帆面上的能量，光子能量 ，所以每秒射到帆面上的光子數 ，解得： 。

（2）每個光子的動量，光射到帆面被反彈，由動量定理，且光能90%的反射太陽光，有：，解得： ，對飛船，由牛頓第二定律，有：F=ma ，解得： 。