Дано:
Диаметр пучка света: D = 3 мм = 3 x 10^-3 м
Мощность излучения: P = 150 мВт = 150 x 10^-3 Вт
Длина волны излучения: λ = 600 нм = 600 x 10^-9 м
Постоянная Планка: h ≈ 6.63 x 10^-34 Дж·с
Скорость света в вакууме: c ≈ 3 x 10^8 м/с
а) Найти энергию одного фотона данного излучения:
Энергия фотона связана с его длиной волны следующим образом: E = hc / λ
b) Найти количество фотонов, излучаемых лазером за 1 с:
Мощность излучения связана с энергией одного фотона и количеством фотонов следующим образом: P = N * E, где N - количество фотонов.
Количество фотонов за 1 с: N = P / E
в) Найти давление света лазера на полностью отражающую поверхность:
Давление света на поверхность определяется как отношение импульса света к площади поверхности: P = 2I / c, где I - интенсивность излучения.
Решение:
а) E = (6.63 x 10^-34 Дж·с * 3 x 10^8 м/с) / 600 x 10^-9 м ≈ 3.32 x 10^-19 Дж
Энергия одного фотона данного излучения составляет примерно 3.32 x 10^-19 Дж.
b) N = 150 x 10^-3 Вт / 3.32 x 10^-19 Дж ≈ 4.51 x 10^15
Лазер излучает примерно 4.51 x 10^15 фотонов за 1 с.
в) I = P / (π * (D/2)^2) = 150 x 10^-3 Вт / (π * (3 x 10^-3 м / 2)^2) ≈ 56.55 Вт/м^2
P = 2 * 56.55 Вт/м^2 / 3 x 10^8 м/с ≈ 3.77 x 10^-7 Па
Давление света лазера на полностью отражающую поверхность составляет примерно 3.77 x 10^-7 Па.
Ответ:
а) Энергия одного фотона данного излучения составляет примерно 3.32 x 10^-19 Дж.
б) Лазер излучает примерно 4.51 x 10^15 фотонов за 1 с.
в) Давление света лазера на полностью отражающую поверхность составляет примерно 3.77 x 10^-7 Па.