Question

Плотность потока солнечного света, падающего на землю, составляет 1,4 · 103 Вт / м. Рассчитайте давление света на поверхность, полностью поглощающую солнечный свет (c = 3 · 10 8 м / с).

Answer 1

Ответ:

4,67 мкПа

Объяснение:

Каждый фотон несет импульс, равный:

$\displaystyle p_0=\frac{h\nu}{c}$

За единицу времени единицей поверхности поглотятся все фотоны, заключенные в цилиндре объемом равным c, найдем их число:

$\displaystyle N=\frac{I}{E_0}=\frac{I}{h\nu}$

При этом, поверхности будет передан суммарный импульс, равный (учитываем что поверхность не отражает):

$\displaystyle \sum p=Np_0=\frac{I}{h\nu}\frac{h\nu}{c}=\frac{I}{c}$

С другой стороны, значение суммарного импульса, переданного единице поверхности в единицу времени и есть давление света на эту поверхность. Таким образом:

$\displaystyle p'=\frac{I}{c}=\frac{1400}{3*10^8}=4.67*10^{-6}$ Па или 4,67 мкПа.

Answer 2

Для расчёта давления света на поверхность можно использовать формулу:

P = F/A,

где P - давление света, F - сила светового излучения, падающая на поверхность, A - площадь поверхности.

Формула для силы светового излучения:

F = (c * E) / A,

где c - скорость света, E - энергия света, падающая на единицу площади.

Из условия задачи известна плотность потока света:

E = 1,4 * 10^3 Вт/м².

Таким образом, для расчёта давления света необходимо найти площадь поверхности, на которую падает световой поток. Предположим, что площадь поверхности равна A = 1 м².

Теперь мы можем применить формулу для силы светового излучения:

F = (c * E) / A = (3 * 10^8 м/с * 1,4 * 10^3 Вт/м²) / 1 м² = 4,2 * 10^11 Н.

Наконец, мы можем использовать формулу для давления света:

P = F/A = (4,2 * 10^11 Н) / 1 м² = 4,2 * 10^11 Па.

Таким образом, давление света на поверхность, полностью поглощающую солнечный свет, составляет 4,2 * 10^11 Па.