Question

Добрый вечер. Помогите пожалуйста в решении задач по квантовой физике. Даю 50 баллов. Заранее большое спасибо!!!!! С какой скоростью давят световые волны с длиной 900 пикометр на черную поверхность площадью 800 см², если через 5 мин падает 6·10²⁹ фотонов на поверхность 100 см².​

Answer 1

Дано:

λ = 900 пм = 900*10^-12 м = 9*10^-10 м

S = 800 cм² = 8*10^-2 м²

t = 5 мин = 300 с

N(t) = 6*10²⁹

S' = 100 см² = 10^-2 м²

h = 6,63*10^-34 Дж*с

с = 3*10⁸ м/с

r = 0

p, F - ?

Решение:

Найдём и силу и давление, раз уж не совсем понятно, что именно нужно искать.

Сначала давление.

p = ω*(1 + r).

Здесь r - коэффициент отражения поверхности тела. У чёрного тела он близок к нулю. У абсолютно чёрного тела он равен нулю. В задаче не говорится про абсолютно чёрное тело, но мы будем считать, что рассматриваемая поверхность - это поверхность абсолютно чёрного тела. Тогда формула давления будет такой:

p = ω,

ω = Ε/c - объёмная плотность энергии всех фотонов, падающих на поверхность за секунду.

Е = E_0*N_общ,

E_0 = hν => Ε = hν*N_общ.

Общее число фотонов - это число фотонов, падающих на всю площадь поверхности за секунду. У нас есть число фотонов, падающих за 5 минут на поверхность площадью 100 см². Вся площадь равна 800 см². 800 в 8 раз больше чем 100 (S/S' = 8). Следовательно, общее число фотонов, падающих за 5 минут, равно

N_общ(t) = N(t)*(S/S').

А за секунду:

N_общ = (N(t)/t) * (S/S').

Выходит:

Е = hν * (N(t)/t) * (S/S'),

а давление, в конечном итоге, равно:

p = ω = Ε/c = (hν/c) * (N(t)/t) * (S/S') = (6,63*10^-34*9*10^-10 / 3*10⁸) * (6*10²⁹/300) * (8*10^-2 / 10^-2) = 31,824*10^-24 Па.

Силу найдём из выражения давления:

p = F/S => F = p*S = 31,824*10^-24 * 8*10^-2 = 2,5459...*10^-24 = 2,546*10^-24 H.

Ответ: 31,824*10^-24 Па, 2,546*10^-24 H.

Answer 2

Скорость давления световых волн на поверхность

Для решения этой задачи, нам необходимо использовать формулу для вычисления энергии световых волн и скорости давления на поверхность.

Энергия световых волн может быть вычислена с использованием формулы:

E = N * h * f

где: - E - энергия световых волн, - N - количество фотонов, - h - постоянная Планка (6.62607015 × 10^-34 Дж·с), - f - частота световых волн.

Скорость давления световых волн на поверхность может быть вычислена с использованием формулы:

P = E / A

где: - P - скорость давления световых волн на поверхность, - E - энергия световых волн, - A - площадь поверхности.

Теперь, давайте решим задачу.

Решение:

Дано: - Длина световых волн (λ) = 900 пикометров = 900 × 10^-12 метров - Площадь поверхности (A) = 800 см² = 800 × 10^-4 м² - Количество фотонов (N) = 6·10²⁹ фотонов - Площадь поверхности, на которую падает свет (A') = 100 см² = 100 × 10^-4 м²

Найдем энергию световых волн (E) с использованием формулы:

E = N * h * f

Для этого нам необходимо знать частоту световых волн. Однако, эта информация не предоставлена в задаче. Поэтому, без дополнительных данных, мы не можем вычислить энергию световых волн и скорость давления на поверхность.

Если у вас есть дополнительные данные, пожалуйста, предоставьте их, и я смогу помочь вам с решением задачи.