Question

Добрый вечер. Помогите пожалуйста в решении задач по квантовой физике. Даю 50 баллов. Заранее большое спасибо!!!!! Найти мощность излучения и количество всех квантов света с длиной 5·10⁻⁷ м, падающих перпендикулярно зеркальной поверхности площадью 400 см² за 5 мин, если сила давления на поверхность 20 см² составляет 0,16 мН.​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Дано:

λ = 5·10⁻⁷ м

ρ = 1 - коэффициент зеркального отражения

S = 400 см² = 400·10⁻⁴ м²

t = 5 мин = 300 c

S₀ = 20 см² = 20·10⁻⁴ м²

F = 0,16 мН = 0,16·10⁻³ Н

____________________

N - ?

n - ?

1)

Находим световое давление:

p = F / S₀ = 0,16·10⁻³ / 20·10⁻⁴ = 0,080 Па

2)

Но давление:

p = (1+ρ)·I / c,

где I - энергия на единицу площади:

I = p·c / (1 + ρ) = 0,080·3·10⁸ / (1+1) = 12·10⁶ Дж/м²

3)

Энергия:

W = I·S =  12·10⁶·400·10⁻⁴ = 480 000 Дж

4)

Мощность:

N = W / t = 480 000 / 300 = 1 600 Вт

5)

Энергия фотона:

ε = h·c / λ = 6,62·10⁻³⁴·3·10⁸ / (5·10⁻⁷) ≈ 4·10⁻¹⁹ Дж

Число падающих квантов:

n = W / ε = 480 000 / (4·10⁻¹⁹) = 1,2·10²⁴

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать формулу для мощности излучения и формулу для количества квантов света.

Формула для мощности излучения:

Мощность излучения света может быть вычислена с использованием формулы: P = F/A, где P - мощность излучения, F - сила давления, A - площадь поверхности.

Формула для количества квантов света:

Количество квантов света может быть вычислено с использованием формулы: N = P/hv, где N - количество квантов света, P - мощность излучения, h - постоянная Планка (6.62607015 × 10^-34 J·s), v - частота света.

В нашем случае, нам даны следующие значения: - Длина световой волны (λ) = 5·10⁻⁷ м - Площадь поверхности (A) = 400 см² = 0.04 м² - Сила давления (F) = 0.16 мН = 0.16 × 10⁻³ Н

Расчет мощности излучения:

Мощность излучения (P) может быть вычислена, используя формулу P = F/A: P = 0.16 × 10⁻³ Н / 0.04 м² P ≈ 4 × 10⁻³ Вт

Расчет количества квантов света:

Для расчета количества квантов света (N) мы должны знать частоту света. Частота света связана с длиной волны (λ) следующим образом: v = c/λ, где v - частота света, c - скорость света (299,792,458 м/с), λ - длина световой волны.

v = 299,792,458 м/с / 5·10⁻⁷ м v ≈ 5.995 × 10¹⁴ Гц

Теперь мы можем вычислить количество квантов света (N), используя формулу N = P/hv: N = (4 × 10⁻³ Вт) / (6.62607015 × 10^-34 J·s × 5.995 × 10¹⁴ Гц) N ≈ 1.002 × 10¹⁹ квантов

Таким образом, мощность излучения составляет примерно 4 × 10⁻³ Вт, а количество всех квантов света с длиной 5·10⁻⁷ м, падающих перпендикулярно зеркальной поверхности площадью 400 см² за 5 минут составляет примерно 1.002 × 10¹⁹ квантов.