Question

【題目】激光束可以看作是粒子流，其中的粒子以相同的動(dòng)量沿光傳播方向運(yùn)動(dòng)．激光照射到物體上，在發(fā)生反射、折射和吸收現(xiàn)象的同時(shí)，也會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生作用．一束激光經(jīng)點(diǎn)后被分成若干細(xì)光束，若不考慮光的反射和吸收，其中光束①和②穿過(guò)介質(zhì)小球的光路如圖②所示，圖中點(diǎn)是介質(zhì)小球的球心，入射時(shí)光束①和②與的夾角均為，出射時(shí)光束均與平行．試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明兩光束因折射對(duì)小球產(chǎn)生的合力的方向．

Answer 1

【答案】兩光束對(duì)小球的合力的方向指向左上方．

【解析】．僅考慮光的折射，設(shè)時(shí)間內(nèi)每束光束穿過(guò)小球的粒子數(shù)為，每個(gè)粒子動(dòng)量的大小為．這些粒子進(jìn)入小球前的總動(dòng)量為．

從小球出射時(shí)的總動(dòng)量為．

、的方向均沿向右．

根據(jù)動(dòng)量定理可得

可知，小球?qū)�這些粒子的作用力的方向沿向右；根據(jù)牛頓第三定律，兩光束對(duì)小球的合力的方向沿向左．

．建立如圖所示的直角坐標(biāo)系．

方向：根據(jù)（）同理可知，兩光束對(duì)小球的作用力沿軸負(fù)方向．

方向：設(shè)時(shí)間內(nèi)，光束①穿過(guò)小球的粒子數(shù)為光束②穿過(guò)小球的粒子數(shù)為， ．

這些粒子進(jìn)入小球前的總動(dòng)量為．

從小球出射時(shí)的總動(dòng)量為．

根據(jù)動(dòng)量定理： ．

可知，小球?qū)�這些粒子的作用力的方向沿軸負(fù)方向，根據(jù)牛頓第三定律，兩光束對(duì)小球的作用力沿軸正方向，所以兩光束對(duì)小球的合力的方向指向左上方．