2.
光由許多光子組成，若單一光子的能量為ε則其動量p=ε/c，c為真空中光速
已知太陽光照射地球的能量強度(在大氣層外) I = 1.35*10^3 (W/m^2)
(1)假設地球為良好的黑體，則地球表面所受的最大光壓(或稱光輻射壓力)為何?
此光壓與海平面上大氣壓力比值為何?
(2)行星受到太陽光的照射因而產生排斥力，證明行星所受的光輻射排斥力
和其與太陽的距離成正比。
(3)設有一密度為ρ，半徑為r的球形黑體，在半徑為R的圓形穩定軌道上，
以角速度ω環繞太陽轉動，證明克卜勒第三定律應修正為
3*Ps
ω^2*R^3 = GM - ---------- (哇......@@)
16πcρr
G為萬有引力常數 M為太陽質量 Ps為太陽的總輻射功率
(4)已知太陽和地球距離為1.50*10^8 (km) ，計算太陽的總輻射功率Ps
(5)就地球而言，地球半徑為 6380 (km) 質量為 5.97*10^24 (kg)
計算(3)中的光輻射修正項的數值，此修正項對克卜勒第三定律有何影響?
(6)有一種構想是在很輕的塑膠面板上，鍍上一層反射良好的鋁金屬膜，
利用太陽輻射的光壓可使該面板連同載具翱翔於太空之中，稱為太陽帆
假設太陽帆的帆面一直面向太陽，暫不考慮攜帶載具，且其平均密度ρ=2.0 (g/cm^3)
若欲使太陽帆所受的光輻射力等於來自太陽的重力，則該塑膠板之厚度為何?
(7)承(6)，欲使該太陽帆和地球在同一軌道上環繞太陽轉動，
則其所受來自太陽的吸引力必須大於光輻射的排斥力，今將面板厚度增大為兩倍
則其週期為何?(本題不考慮地球引力對太陽帆的影響)
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作者: Morphee (千磨萬擊還堅勁) 看板: TransPhys
標題: Re: [問題] 綜合題 和光子,克卜勒第三定律,及力學 …
時間: Sun May 8 09:07:34 2005
(1)
光壓最大出現在太陽光垂直入射地表時,
p = I/c p:光壓,I:能量強度, c:光速
計算出 p = 4.5 ˙10^-6 N/ m^2
地球海平面上的大氣壓力
p' = 1.01˙10^5 N/ m^2
p/p' = 4.46 ˙10^-11
以上就是代公式,重點有二,
1.光壓公式如何推導? (怎麼來的?)
2.請看計算結果告訴我們啥物理: 光壓比起大氣壓力, 小太多了,差了11個數量級.
這題很有趣,是要教我們太陽帆的原理.
待續~
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※ 編輯: Morphee 來自: 140.123.220.24 (05/08 11:41)