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辐射压力:解决问题
33.12
考虑一颗绕地球运行的人造卫星。它与太阳的距离为 1.5 × 1011 米。太阳的平均辐射功率为 3.8 × 1026 瓦特。
如果其太阳能收集面板的总面积为 20 平方米,那么太阳能面板上的辐射压强以及由此产生的力分别为多少?
太阳辐射的强度等于单位面积上的平均太阳功率。因此,卫星处的该值为 1.3 × 103 瓦特每平方米。
假设太阳能电池板完全吸收所有入射的阳光,则作用在太阳能电池板上的辐射压强等于太阳辐射强度除以光速,即 4.3 × 10-6 牛顿每平方米。
辐射力是辐射压与太阳能电池板面积的乘积。 其数值计算为 8.6 × 10-5 牛顿。
电磁波在完美吸收表面上施加的辐射压力等于波的能量密度。 当电磁波完全被表面吸收时,波的动量也会转移到表面。 动量传递到垂直于传播方向的吸收表面的速率等于表面上的力。
动量传递率的平均值除以吸收面积表示单位面积的平均力或波引起的辐射压力。 如果材料是完美反射的,例如金属表面,并且入射方向是沿着表面的法…