Question

光對被照射物體單位面積上所施加的壓力叫光壓，也稱為輻射壓強．1899年，俄國物理學家列別捷夫用實驗測得了光壓，證實了光壓的存在．根據(jù)光的粒子性，在理解光壓的問題上，可以簡化為如下模型：一束光照射到物體表面，可以看作大量光子以速度c連續(xù)不斷地撞向物體表面（光子有些被吸收，而有些被反射回來），因而就對物體表面產生持續(xù)、均勻的壓力．

（1）假想一個質量為m的小球，沿光滑水平面以速度v撞向一個豎直墻壁，若反彈回來的速度大小仍然是v．求這個小球動量的改變量（回答出大小和方向）．

（2）愛因斯坦總結了普朗克的能量子的理論，得出每一個光子的能量E=hν，在愛因斯坦的相對論中，質量為m的物體具有的能量為E=mc2，結合你所學過的動量和能量守恒的知識，證明：光子的動量（其中，c為光速，h為普朗克恒量，ν為光子的頻率，λ為光子的波長）．

（3）由于光壓的存在，科學家們設想在太空中利用太陽帆船進行星際旅行——利用太空中阻力很小的特點，制作一個面積足夠大的帆接收太陽光，利用光壓推動太陽帆船前進，進行星際旅行．假設在太空中某位置，太陽光在單位時間內、垂直通過單位面積的能量為E0，太陽光波長的均值為λ，光速為c，太空帆的面積為A，太空船的總質量為M，光子照射到太陽帆上的反射率為百分之百，求太陽光的光壓作用在太空船上產生的最大加速度是多少？

根據(jù)上述對太空帆船的了解及所學過的知識，你簡單地說明一下，太空帆船設想的可能性及困難（至少兩條）．

Answer 1