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激光由于其單色性好、亮度高、方向性好等特點,在科技前沿的許多領域有著廣泛的應用。根據(jù)光的波粒二象性可知,當光與其他物體發(fā)生相互作用時,光子表現(xiàn)出有能量和動量,對于波長為λ的光子,其動量p=
h
λ
,已知光在真空中的傳播速度為c,普朗克常量為h。
(1)科研人員曾用強激光做過一個有趣的實驗:一個水平放置的小玻璃片被一束強激光托在空中。已知激光豎直向上照射到質量為m的小玻璃片上后,全部被小玻璃片吸收,重力加速度為g。求激光照射到小玻璃片上的功率P;
(2)激光冷卻和原子捕獲技術在科學上意義重大,特別是對生物科學將產(chǎn)生重大影響。所謂激光冷卻就是在激光的作用下使得做熱運動的原子減速,其具體過程如下:一質量為m的原子沿著x軸負方向運動,頻率為ν0的激光束迎面射向該原子。運動著的原子就會吸收迎面而來的光子從基態(tài)躍遷,而處于激發(fā)態(tài)的原子會立即自發(fā)地輻射光子回到基態(tài)。原子自發(fā)輻射的光子方向是隨機的,在上述過程中原子的速率已經(jīng)很小,因而光子向各方向輻射光子的可能性可認為是均等的,因而輻射不再對原子產(chǎn)生合外力的作用效果,并且原子的質量沒有變化。
①設原子單位時間內(nèi)與n個光子發(fā)生相互作用,求運動原子做減速運動的加速度a的大?。?br />②假設某原子以速度v0沿著x軸負方向運動,當該原子發(fā)生共振吸收后躍遷到了第一激發(fā)態(tài),吸收一個光子后原子的速度大小發(fā)生變化,方向未變。求該原子的第一激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能級差ΔE。
③假設光子沿前進方向有自旋,自旋方向滿足右手螺旋法則,大拇指指向光子的運動方向,彎曲的四指指向旋轉方向,原子吸收光子后,其旋轉方向是逆時針還是順時針(沿入射方向看)?其角速度如何變化?

【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:206引用:1難度:0.3
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