Foton sűrűség LEIFIfizika

Foton sűrűség

Nehézségi szint: nehéz feladat

Az \ (550> \) hullámhosszú párhuzamos zöld fényköteg egy köbcentiméterben \ (2,0 \ cdot> \) fotont tartalmaz.

a) Számítsa ki a foton energiáját \ (>>> \) és az átlagos fénysűrűséget \ (>> \) ebben a fénysugárban a mértékegységben \ (\ frac >> \).

b) Számítsa ki, mekkora a fényenergia, amely egy másodperc alatt eléri a sugár terjedési irányára merőleges \ (1,0 \ rm \) területet.

c) Számítsa ki, hogy egy \ (\ rm \) hány fotont kell tartalmaznia egy lila fénykötegnek, amelynek hullámhossza \ (450> \), hogy a sugárzási teljesítmény megegyezzen a részfeladat esetében b).

Vizsgálja meg, mely esetben szabadulnak fel elektronok.

megoldás

sűrűség

b) A \ (\ Delta t = 1.0> \) időben csak azok a fotonok ütik meg a területet \ (A = 1.0> \), amelyek távolsága ettől a területtől legfeljebb \ (c \ cdot \ Delta t \) az. Az összes olyan foton, amely hozzájárul a szükséges fényenergiához, egy szögletes alakban helyezkedik el (az úgynevezett "ütközési négyszög"), amelynek oldalterülete \ (A \) és hossza \ (c \ cdot \ Delta t \). Ennek az öbölnek a \ (V \) volumene \ [V = c \ cdot \ Delta t \ cdot A \] A megadott értékek beillesztésével megkapja a [V => \ cdot 10 ^ \ frac >>>>> \ cdot1,0 \ rm \ cdot 1.0 >> ^ >> = 3.0 \ cdot >>> ^ >> \] Most, ahogy fentebb használtuk, \ [>> = \ frac >>>>> \ Balra nyíl >>> = érvényes >> \ cdot V \] és a megadott értékek beszúrásával \ [>>> = 7.2 \ cdot> \ frac >>>> ^ >>>> \ cdot 3.0 \ cdot >>> ^ >> = 2.2 \ cdot> \]

c) Minden feliratú csillaggal ellátott szimbólum az ibolya fény nagyságát jelöli. A gyakorlatból a négyszög térfogatát (V \) vesszük referencia térfogatnak b). A követelmény \ [>>> = E _ >> ^ * \], és a fentebb már használt kapcsolattal \ (>> = \ frac >>>>> \ Leftrightarrow >>> = >> \ cdot V \) az eredmény \ [>> \ cdot V = \ rho _> ^ * \ cdot V \ Leftightarrow \ frac >>>>> \ cdot V = \ frac \ cdot E _ >> ^ * >> \ cdot V \ Leftightarrow N \ cdot >> > = \ cdot E _ >> ^ * \] és tovább \ [= \ frac >>>>>>> ^ * >> \] Tehát ki kell számolnunk az ibolya fény fotonjának energiáját \ [>> ^ *> = \ frac ^< - 34>>> \ cdot 3.00 \ cdot ^ 8> \ frac >>>>>> ^< - 9>>>>> = 4.42 \ cdot >> \], és illessze be ezt a [[= \ frac ^> \ cdot 3.62 \ cdot ^< - 19>>>>> ^< - 19>>>>> = 1.6 \ cdot> \]