Question

【題目】用功率P0="1" W的點光源照射離光源R="1" m處的某塊金屬薄片，已知光源發出波長λ="600" nm的單色光，試計算：（1）每單位時間內打到金屬1 m2面積上的光子數；（2）若該金屬原子半徑r=0.5×1010m，則金屬表面上每個原子平均需隔多少時間才能接收到一個光子？

Answer 1

【答案】（1）4.8×1021 個/(m2·s) （2）s

【解析】

（1）設點光源到金屬表面處的球面積為S，該處每平方米光的功率為P

每秒能量為E則E=Pt=①

所求光子數N=②

由①②可得N=4.8×1021個/（m2·s）.

(2)設每個原子在金屬板上占有面積為以r為半徑的圓面積S′，此面積上每秒接收的光子數為n，則n=N·S′=N·πr2，代入數據求得n="38" 個/s

所求平均時間t=s

思路（1）點光源發出的是球面波，所以應當先算出照射到金屬表面上每平方米面積上的光的功率，再算出每秒照射的光能.光能是光子能量的總和，由光子說可知每個光子的能量為hν，則可求出光子數.（2）求出金屬表面上每個原子所占面積，就可求出每個原子每秒接收的光子數，倒數即為平均時間.