中国科学技术大学：国家级精品课程《大学物理实验》教学资源（PPT讲座）光的力学效应系列实验（李银妹）

光的力学效应系列实验 李银妹 2006年.1月.10日 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 光的力学效应-系列实验 李银妹 2006年.1月.10日

光的力学效应? 光有力量吗? 光子与物体的相互作用 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 光的力学效应？ 光有力量吗？ 光子与物体的相互作用

光携带有能量和动量(线性动量和角动量),光与物体 相互作用时彼此交换能量和动量 光子能量:E=hv 光子动量 光的动量是光的基本属性之 光与人类生活的关系非常密切,伴随科学的发展和人 类文明的进步,人们对光的认识也越来越深入 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 光携带有能量和动量（线性动量和角动量）,光与物体 相互作用时彼此交换能量和动量. 光子能量： 光子动量： 光与人类生活的关系非常密切，伴随科学的发展和人 类文明的进步，人们对光的认识也越来越深入.  h P = E = hv -----光的动量是光的基本属性之一

光与物质相互作用一光的效应 光的效应 在光的作用下,物体宏观上产生的各种现象 光的热学效应: 光与物体相互作用时物体的温度发生变化一常见现象 光的力学效应: 光与物质间交换动量,使受光照射的物体获得一个力 或力矩物体发生位移速度和角度的变化一难以察觉 (光电效应磁光效应光化学效应,… 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 光的效应: 在光的作用下，物体宏观上产生的各种现象 光的热学效应: 光与物体相互作用时物体的温度发生变化.—常见现象 光的力学效应: 光与物质间交换动量，使受光照射的物体获得一个力 或力矩,物体发生位移,速度和角度的变化. —难以察觉 (光电效应,磁光效应,光化学效应, …) 光与物质相互作用—光的效应

光的力学效应-历史与未来 本讲 1.光-动量光压力 光的力学效应 2.普通光和激光的力学效应 3激光的力学效应(微观界观宏观 主要内容安排:4光镊一光的力学效应的典型 光镊技术 1.原理单光束梯度力光阱 2.特点和功能 3.应用列举 三创建光的力学效应系列实验的意义 1.线性动量 2.角动量 四光的线性动量实验 1.实验预习和基础 2.实验内容 五结束语 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 一. 光的力学效应－历史与未来 1. 光-动量-光压-力 2. 普通光和激光的力学效应 3. 激光的力学效应 (微观,界观,宏观) 4.光镊--光的力学效应的典型 二. 光镊技术 1. 原理-单光束梯度力光阱 2. 特点和功能 3. 应用列举 三.创建光的力学效应系列实验的意义 1. 线性动量 2. 角动量 四.光的线性动量实验 1. 实验预习和基础 2. 实验内容 五.结束语 本讲 光的力学效应 主要内容安排:

.光的力学效应-历史与未来 光-动量-光压-力 1616年开普勒-提出光压的概念 从光的粒子性观念出发 具有一定动量的光子入射到物体上时无论是被吸 收或反射,光子的动量都会发生变化,因而必然会有 力作用在物体上,这种作用力我们通常称为光压。 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 1616年开普勒---提出光压的概念 从光的粒子性观念出发--- 具有一定动量的光子入射到物体上时无论是被吸 收或反射，光子的动量都会发生变化，因而必然会有 力作用在物体上，这种作用力我们通常称为光压。 光---动量--- 光压---力 一. 光的力学效应－历史与未来

康普顿效应 历史上,康普顿效应是光子学说的重要实验 依据,也是光子具有动量的直接证明 典型的例子有X光的康普顿散射。 1923年美国物理学家康普顿在研究X射线光子 与自由电子之间的弹性碰撞,解释了实验观察到 的各种现象。在这一弹性碰撞过程中,光子与电 子相互作用,不仅要遵循能量守恒定律,而且要 遵循动量守恒定律。 光子具有动量,这在一些研究物质微观过程中 起着重要的作用。 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 历史上，康普顿效应是光子学说的重要实验 依据，也是光子具有动量的直接证明。 典型的例子有X光的康普顿散射。 1923年美国物理学家康普顿在研究X射线光子 与自由电子之间的弹性碰撞，解释了实验观察到 的各种现象。在这一弹性碰撞过程中，光子与电 子相互作用，不仅要遵循能量守恒定律，而且要 遵循动量守恒定律。 光子具有动量，这在一些研究物质微观过程中 起着重要的作用。 康普顿效应

为什么我们感受不到光的压力? 单个光子动量很小 P=10kg.m/s 烈日:1达因/平方米是标准大气压的亿万分之 普通光源的力学效应微乎其微! 光子密度低,方向性差! 实验观测和测量极其困难! 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 单个光子动量很小: 烈日:1达因/平方米是标准大气压的亿万分之一 普通光源的力学效应微乎其微！ 光子密度低，方向性差！ 实验观测和测量极其困难！ 为什么我们感受不到光的压力？ 普通光源 P k g m s h ~10 . / −27 = 

Components of the first ruby laser 1960年激光问世: Laner beam 高的光子流密度的激光束 方向性好,高亮度 光的力学效应能够得到充分展示 10mW的HeNe激光,亮度是太阳的一万倍! 会聚光束的焦点处1微米小球受到的力可达10-6牛顿。 光的力学效应研究进入了一个全新的时代! 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 -----高的光子流密度的激光束 方向性好，高亮度 光的力学效应能够得到充分展示 10mw的He-Ne 激光，亮度是太阳的一万倍！ 会聚光束的焦点处1 微米小球受到的力可达10- 6牛顿。 光的力学效应研究进入了一个全新的时代！ 1960年激光问世：

光的力学效应的应用 1光与微观粒子的相互作用 原子/分子 2光与微小宏观粒子的相互作用 纳米/微米粒子 3光与宏观物体的相互作用 核聚变/发射微小卫星 中国科学技术大学国家级精品课程大学物理实验讲座:光的力学效应系列实验

中国科学技术大学 国家级精品课程 大学物理实验讲座：光的力学效应系列实验 1 光与微观粒子的相互作用 ---原子/分子 2 光与微小宏观粒子的相互作用 ---纳米/微米粒子 3 光与宏观物体的相互作用 ---核聚变/发射微小卫星 光的力学效应的应用：