Question

Из лазера выходит параллельный пучок света диаметром 1 мм. Мощность излучения равна 100 мВт, длина волны излучения 400 нм. а) Чему равна энергия одного фотона данного излучения? б) Сколько фотонов излучает лазер за 1 с? в) Чему равно давление света лазера на полностью поглощающую поверхность, перпендикулярную лазерному пучку?

Answer 1

Дано:
Диаметр пучка света (d) = 1 мм = 0.001 м
Мощность излучения (P) = 100 мВт = 0.1 Вт
Длина волны (λ) = 400 нм = 400 x 10^-9 м

а) Найдем энергию одного фотона:
E = hc / λ
где h - постоянная Планка, c - скорость света.
E = 6.63 x 10^-34 * 3 x 10^8 / 400 x 10^-9

б) Найдем количество фотонов за 1 секунду:
Мощность излучения связана с энергией фотона и количеством фотонов следующим образом:
P = N * E * f
где N - количество фотонов, f - частота излучения.
f = c / λ
N = P / (E * f)

в) Найдем давление света на поверхность:
Давление света определяется как отношение энергии светового потока к площади поверхности и времени:
P = E / (S * t)
где S - площадь пучка света.

Решение:
а) E = 6.63 x 10^-34 * 3 x 10^8 / 400 x 10^-9 = 4.97 x 10^-19 Дж

б) f = 3 x 10^8 / 400 x 10^-9 = 7.5 x 10^14 Гц
N = 0.1 / (4.97 x 10^-19 * 7.5 x 10^14) = 1.33 x 10^14

в) S = π * (d/2)^2 = π * (0.001/2)^2 = 7.85 x 10^-7 м^2
P = 4.97 x 10^-19 / (7.85 x 10^-7) = 6.34 x 10^-13 Па

Ответ:
а) Энергия одного фотона равна примерно 4.97 x 10^-19 Дж.
б) Лазер излучает около 1.33 x 10^14 фотонов за 1 секунду.
в) Давление света на полностью поглощающую поверхность составляет около 6.34 x 10^-13 Па.