Дано:
Мощность излучения: P = 120 мВт = 120 * 10^-3 Вт
Диаметр пучка света: d = 1,5 мм = 1,5 * 10^-3 м
Длина волны излучения: λ = 440 нм = 440 * 10^-9 м
Постоянная Планка: h = 6,626 * 10^-34 Дж*с
Скорость света в вакууме: c = 3 * 10^8 м/с
а) Найдем энергию одного фотона:
E = h * c / λ = 6,626 * 10^-34 * 3 * 10^8 / 440 * 10^-9 = 4,54 * 10^-19 Дж
б) Найдем количество фотонов, излучаемых в секунду:
P = N * E / t, где N - количество фотонов, t = 1 с
N = P / E = 120 * 10^-3 / 4,54 * 10^-19 ≈ 2,65 * 10^15 фотонов
в) Найдем давление света на поверхность:
P = F / S, где F - поток импульса света, S - площадь поглощающей поверхности
F = N * (2 * p * d / 2) * E / t, где 2 * p * d / 2 - площадь поперечного сечения пучка света
S = p * r^2, где r - радиус пучка света
F = 2,65 * 10^15 * p * 1,5 * 10^-3 / 2 * 4,54 * 10^-19 ≈ 0,04 Н
S = p * (1,5 * 10^-3 / 2)^2 ≈ 1,77 * 10^-6 м^2
P = 0,04 / 1,77 * 10^-6 ≈ 22519 Па
Ответ:
а) Энергия одного фотона данного излучения равна приблизительно 4,54 * 10^-19 Дж
б) Лазер излучает примерно 2,65 * 10^15 фотонов за 1 секунду
в) Давление света на полностью поглощающую поверхность, перпендикулярную лазерному пучку, равно примерно 22519 Па