《光子的动量》光子的动量

1多选题

(多选)频率为ν的光子动量为p=$\frac {h}{λ}$，能量为E，光子的速度为（　　）

$\frac {Eλ}{h}$

$\frac {E}{p}$

$\frac {h}{Ep}$

题目答案

答案解析

分析：

光是一种波，光子的速度可根据波速公式v=λγ，光子能量与频率的关系是E=hγ，联立可解．

解答：

解：由光子的能量公式E=hν得，光子的频率为 γ=$\frac {E}{h}$

由p=$\frac {h}{λ}$，得光子的波长为λ=$\frac {h}{p}$

由波速和频率的关系式v=λγ，得光子的速度：v=λ$\frac {E}{h}$=$\frac {h}{p}$•$\frac {E}{h}$=$\frac {E}{P}$．

故选：AC

点评：

解决本题的关键要掌握波速公式v=λγ和光子能量公式E=hγ，明确公式中各个量的关系．

2单选题

光子有能量，也有动量，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OQ′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是(　　)

顺时针方向转动

逆时针方向转动

都有可能

不会转动

题目答案

答案解析

分析：

白光照射到白纸片上会被反射回去，黑纸面吸收各种颜色的光，结合动量守恒分析．

解答：

解：白纸反射各种色光，故用平行白光垂直照射白纸片时光子会被反弹回去，

而黑纸面会吸收各种色光，即光子与黑纸片碰撞后具有相同的速度方向，

结合动量守恒知光子与白纸片碰撞后，白纸片会获得较大速度，故此装置会逆时针方向转动；

故选：B．

点评：

题目中说光子有能量，也有动量，它也遵守有关动量的规律，即借助光子考查了有关动量守恒应用的问题．

3单选题

紫外线光子的动量为$\frac {hv}{c}$．一个静止的O$_3$吸收了一个紫外线光子后（　　）

仍然静止

沿着光子原来运动的方向运动

沿光子运动相反方向运动

可能向任何方向运动

题目答案

答案解析

分析：

由于系统所受合外力为0，系统体动量守恒即吸收前后系统的动量不变，即动量的大小方向都保持不变．

解答：

解：以紫外线光子和静止的O$_3$为研究对象，由于系统所受合外力为0，故系统体动量守恒即吸收前后系统的动量不变．

在静止的O$_3$吸收紫外线光子之前，系统的动量等于光子的动量，系统动量的方向即为光子的动量的方向，而O$_3$吸收紫外线光子后系统的动量的方向即为O$_3$运动方向，故O$_3$沿着光子原来运动的方向运动．

故B正确．

故选B．

点评：

本题考查了动量守恒定律、光子说和光子的吸收，综合性强，要注意掌握．

4单选题

假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞后，电子向某一方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比（　　）

频率变大

速度变小

光子动量变大

波长变长

题目答案

答案解析

分析：

光子与电子的碰撞过程系统动量守恒，系统能量也守恒；光子的能量与光子的频率成正比．根据德布罗意波长公式判断光子散射后波长的变化．

解答：

解：A、光子与电子碰撞后，电子能量增加，故光子能量减小，根据E=hv，光子的频率减小；故A错误

B、碰撞前、后的光子速度不变，故B错误

C、当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，故C错误．

D、当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ=$\frac {h}{p}$，知波长增大．

故选D．

点评：

本题关键抓住动量守恒和能量守恒，以及波速、波长、频率的关系进行分析求解．

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