Quantità di moto dei fotoni

Esercizio 1

Calcola la quantità di moto di un fotone di luce arancione con ${\lambda }_1=600\mathrm{nm}$ e di un fotone X con ${\lambda }_2=0,100\mathrm{nm}$, e il loro rapporto. Determina la velocità di un elettrone che ha la stessa quantità di moto del fotone X, verificando che si può usare la meccanica classica. Usa $h=6,63\cdot 10^{-34}\mathrm{J}\cdot \mathrm{s}$, $m_e=9,11\cdot 10^{-31}\mathrm{kg}$ e $c=3,00\cdot 10^{8}m/s$.

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Esercizio 2

Un laser elio-neon emette un fascio di potenza $P=2,0\mathrm{mW}$ e lunghezza d’onda $\lambda =633\mathrm{nm}$, che incide perpendicolarmente su una superficie. Calcola il numero di fotoni che arrivano al secondo, la quantità di moto di un fotone e la forza esercitata dal fascio se la superficie assorbe tutti i fotoni. Calcola poi la forza se la superficie è uno specchio che riflette tutti i fotoni. Usa $h=6,63\cdot 10^{-34}\mathrm{J}\cdot \mathrm{s}$ e $c=3,00\cdot 10^{8}m/s$.

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Esercizio 3

Un atomo di sodio, di massa $m=3,82\cdot 10^{-26}\mathrm{kg}$, si muove con velocità $v=600m/s$ e incontra un fascio laser che si propaga in verso opposto, con lunghezza d’onda $\lambda =589\mathrm{nm}$. Ogni volta che l’atomo assorbe un fotone del fascio, la sua quantità di moto diminuisce della quantità di moto del fotone. Calcola la variazione di velocità dell’atomo per ogni fotone assorbito e il numero di fotoni che l’atomo deve assorbire per fermarsi. Usa $h=6,63\cdot 10^{-34}\mathrm{J}\cdot \mathrm{s}$.

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