请教光的反射和能量守衡问题
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发布时间：2022-04-23 21:22
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时间：2023-09-22 16:40
光对被照射物体单位面积上所施加的压力叫光压。也称为辐射压强。
当物体完全吸收正入射的光辐射时，光压等于光波的能量密度；若物体是完全反射体，则光压等于光波能量密度的2倍。这个关系可以由经典电磁理论得到，也可以直接由光的量子理论得到。麦克斯韦依据经典电磁理论首先指出了光压的存在。19年，*物理学家列别捷夫用实验测得了光压，证实了麦克斯韦的预言。光压的存在说明了电磁波具有动量，因而是电磁场物质性的有力证明。爱因斯坦光子假设又进一步说明了光压存在的合理性。
光压的量子理论解释
按照光子说的观点，光压是光子把它的动量传给物体的结果。设频率为υ的单色光，每秒垂直入射到物体表面每平方米上的能量为E，则每秒垂直入射到物体表面每平方米上的光子数为N=E/(hυ)。因为每一个光子具有动量p= hυ/c
当光子被物体所吸收时，每个光子传给物体的动量为p= hυ/c，如果入射光子全部被物体所吸收，则物体表面每平方米在每秒内所获得的动量应等于N·p=E/c。物体表面每平方米在每秒内所获得的动量，即光作用在这个面上的光压为E/c。
当光子被物体所反射时，光子的动量从＋hυ/c变到－hυ/c，则每个光子传给物体的动量为2p=2 hυ/c。如果入射光子全部被物体所反射，则作用在物体表面上的光压力为N·2p=2E/c。
在一般情况下，当物体表面的反射系数为ρ时，则在每秒内入射的全部N个光子中，有(1－ρ)N个被吸收而ρN个被反射。
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“光垂直打到一个反射率极高的物体上，会产生光压，根据动量守衡，物体会获得速度，而光子以原动能反回（反射光子能量不变），那么系统总动能不是增加了吗？”
解答：动能和动量都是描述物体运动状态的物理量，都由物体的质量和瞬时速度决定。
动能是标量，动量是矢量．所以动能变化只是大小变化，而动量变化却有三种情况：大小变化，方向变化，大小和方向均变化．一个物体动能变化时动量一定变化，而动量变化时动能不一定变化。
