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菁優(yōu)網(wǎng)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。光子的能量E、動量p以及光在真空中的傳播速度為c滿足關系:E=pc。
(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(zhì)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,光在真空中的傳播速度為c。求激光照射到小玻璃片上的功率P0;
(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(zhì)量為m的原子沿著x軸負方向運動,波長為λ0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)。在回到基態(tài)過程中,原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,并且可認為原子的質(zhì)量沒有變化。已知普朗克常量為h,光在真空中的傳播速度為c。
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??;
②假設該基態(tài)原子以速度v0沿著x軸負方向運動,當該原子吸收一個波長為λ0的光子的能量后躍遷到了第一激發(fā)態(tài),且原子的速度大小發(fā)生了變化,但方向未變,請列出求該原子的第一激發(fā)態(tài)與其基態(tài)的能級差ΔE的力學方程(或方程組)。(只列方程不求解,且不需考慮相對論效應)

【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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