高校物理「電子と光」宇宙ヨット�A

高校物理「電子と光」宇宙ヨット�A

◆問題

海上で風を帆で受けて進むヨットのように、宇宙空間で太陽光を受けて進む宇宙船を宇宙ヨットという。
波長λの光が、固定された鏡に垂直に入射して反射する場合を考える。鏡の単位面積あたりに毎秒入射する光のエネルギーをＥ，プランク定数をｈ，真空中の光速をｃとして次の問いに答えよ。

(1) 波長λの光子１個が鏡で反射するとき、鏡におよぼす力積の大きさを求めよ。

(2) 鏡の単位面積あたりに、１秒間に入射する光子の数を求めよ。


この記事では(2)を解説します。


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良問の風物理頻出・標準入試問題集 (河合塾シリーズ)

光子１個のエネルギーは、ｈｃ／λです。
この問題の「１秒あたりＥのエネルギー」が鏡に届くのは、この一つ一つの光子がもつエネルギーが集まったもの。と考えられます。

だから、光子の個数は、

Ｅ÷(ｈｃ／λ)＝Ｅ×λ／ｈｃ
　　　　　＝Ｅλ／ｈｃ

つまり、鏡の単位面積がＥのエネルギーを受けたならば、「Ｅλ／ｈｃ個の光子が入射した」といえます。


次の問題→鏡が受ける力


◆関連項目
光子、プランク定数、力積
原子まとめ


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