高校物理「電子と光」宇宙ヨット�B

高校物理「電子と光」宇宙ヨット�B

◆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。

(3) 鏡が光から単位面積あたりに受ける力の大きさを求めよ。


この記事では(3)を解説します。


↓教科書の内容の習得から共通テストに対応する実力をつけるためには↓

良問の風物理頻出・標準入試問題集 (河合塾シリーズ)

(1)で、光子１個が鏡に及ぼす力積が２ｈ／λであることがわかりました。

(2)で、鏡の単位面積あたりに、１秒間にＥλ／ｈｃ個の光子が入射することがわかりました。

ならば、鏡の単位面積あたりに１秒間に入射する光子は、これらの積の値の力積を及ぼす。ということができますね。

「力積＝力×時間」だから、時間が１秒ならば、「力積＝力」となります。

だから、求める力は、

(２ｈ／λ)×(Ｅλ／ｈｃ)＝２Ｅ／ｃ


この問題の最初に戻る→(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。


◆関連項目
光子、プランク定数、力積
原子まとめ


−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
　20年以上の実績。全学年、英・数・理をはじめ全教科対応
　　最高級の指導を提供します！メール添削も好評です！

プロ家庭教師の江間です。　　　　ＡＥ個別学習室(えまじゅく)
http://www.a-ema.com/k/　　　　 http://www.a-ema.com/j/
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−