1) Vơí soń g tơí , môṭ SPCDS co ́ tâǹ sô ́ v, truyêǹ theo phương truc̣ Ox, ngươì ta găń 1 chum̀ photon truyêǹ đi vơí vâṇ tôć c, song song vơí truc̣ Ox. Ta nhăć laị , môṭ photon co ́ tâǹ sô ́ v, thi ̀ có môṭ năng lươṇ g hv là một đôṇ g lượng (h là hăǹ g sô ́ Planck). | Sóng điện từ và Photon Sự định hướng của đuôi sao chổi 1) Với sóng tới, một SPCDS có tần số v, truyền theo phương trục Ox, người ta gắn 1 chùm photon truyền đi với vận tốc c, song song với trục Ox. Ta nhắc lại, một photon có tần số v, thì có một năng lượng hv là một động lượng (h là hằng số Planck). a) Có thể gán cho sóng tới mật độ hạt photon n bằng bao nhiêu? Hãy biểu thị n là hàm của , h và v. b) Hãy tìm lại biểu thức bằng cách xét những va chạm tuyệt đối đàn hồi của các photon trên thành kim loại. 2) Hãy đề xuất một sự tổng quát hóa biểu thức giá trị trung bình của áp suất bức xạ trong trường hợp tia tới xiên góc trên mặt phản xạ, với góc tới θ. 3) Đánh giá lực tác dụng lên một hạt nhờ phản xạ, coi như một quả cầu bán kính a đặt trong một chùm sáng như vậy. 4) Hạt đó có mật độ khối lượng µ, nằm cách tâm Mặt Trời một khoảng cách r. Tính bán kính giới hạn để cho lực bức xạ do sự bức xạ của Mặt Trời cân bằng với lực vạn vật hấp dẫn của Mặt Trời. Cho biết: µ = ; Hằng số hấp dẫn G = 6, Khối lượng của Mặt Trời M = kg Công suất tổng cộng trung bình do Mặt Trời bức xạ ra: W Sự khảo sát đó có cho phép giải thích hay không: tại sao đám mây khí, gọi là đuôi sao chổi, lại ở phía sau sao chổi khi nó tới gần Mặt Trời và ở phía trước sao chổi khi nó đi ra xa? Bài làm 1)a) b) Xét sóng tới là một chùm photon vận tốc c đến phản xạ trên một mặt S của vật liệu phản xạ Mỗi photon tới đi đến cái thành với một động lượng ; nó phản xạ ở đó mà không mất năng lượng (va chạm tuyệt đối đàn hồi) tức là không thay đổi tần số, và lại bay đi với một động lượng . Do đó photon truyền cho gương một động lượng bằng (theo định luật tác dụng và phản tác dụng) Số lương photon nảy trên cái thành trong khoảng thời gian dt là dN = nScdt (tại thời diểm t các photon nằm trong hình trụ có tiết diện S và chiều dài cdt). Những va chạm của các photon này tạo trên cái thành một lực cho bởi , tức là 2nS , có dạng , với . Ta thấy lại 2) TRong trường hợp một sự tới xiên, ta phải biến đổi dN = n(Scosθ)cdt và , và áp suất bức xạ trở thành: 3) Ta tính toán theo tọa độ cầu có trục (Ox). Lực tác dụng lên một yếu tố mặt cầu nhìn từ O dưới góc khối dΩ = sinθdθdφ là d . Vậy lực tác dụng lên viên bi có bán kính r là : 4) So sánh áp lực (nó cho một bậc độ lớn của sức đẩy do bức xạ tác dụng, ngay cả nếu các hạt bụi không phải là các vật phản xạ bằng kim loại) với chuẩn của lực hấp dẩn do Mặt Trời Công suất do Mặt Trời bức xạ ứng với thong lượng của vector POYNTING trung bình xuyên qua một mặt cầu bán kính r Hai lực này bằng nhau nếu Ảnh hưởng của áp suất bức xạ mạnh hơn lực hấp dẫn đối với các hạt cỡ bán kính nhỏ hơn – cái đuôi của một sao chổi tạo bởi các hạt có kích thước rất nhỏ vá bức xạ của Mặt Trời có thể đẩy được nó, điều đó giải thích sự định hướng của nó.
