Меню

Найдите мощность излучаемого света

Физика дома

Мощность излучения лазерной указки

Задача С6 для подготовки к ЕГЭ по физике по теме «Фотоны. Квантовая физика».

Мощность излучения лазерной указки с длиной волны 600 нм равна Р = 2 мВт. Определите число фотонов, излучаемых указкой за 1 с.

Данная задача не представляет особой сложности, так как для её решения нужно вспомнить пару формул: а именно — формула Планка (энергия фотона) и формула мощности (энергия, переносимая фотонами за единицу времени).

Подход, используемый при решении задач подобного типа — очень прост. Для начала записываем энергию одного фотона.Мощность излучения лазерной указкиДалее, с учётом того, что поток состоит из N фотонов, записываем энергию потока.

Ну, и в конце, определяем мощность, переносимую пучком.

Мощность излучения лазерной указкиПодставляя в последнюю формулу энергию фотона (кванта), получаем итоговую формулу для определения мощности излучения. Из получившейся формулы, выражаем неизвестную величину.

Важно! Для получения правильного ответа все физические величины следует подставлять выраженными в системе СИ.

Интересно! Если проанализировать задачи прошлых лет, то такого рода формулировку можно было встретить и в части А, и в части С.

Источник



Источник света излучает ежесекундно 10^19 фотонов. Длина волны излучения равна

Условие задачи:

Источник света излучает ежесекундно 10 19 фотонов. Длина волны излучения равна 495 нм. Какую мощность потребляет этот источник, если в энергию света переходит 10% потребляемой энергии?

Задача №11.1.33 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Решение задачи:

Коэффициент полезного действия источника света \(\eta\) – это отношение энергии всех излученных фотонов \(E\) к затраченной работе источника \(A_з\):

Очевидно, что общая энергия всех фотонов \(E\), которые излучает источник за время \(t\), равна произведению энергии одного фотона \(\) на количество фотонов \(N\), излучаемых за время \(t\):

Читайте также:  Мощность холодильного агрегата по объему

Согласно формуле Планка, энергия фотона \(E\) пропорциональна частоте колебаний \(\nu\) и определяется следующим образом:

В этой формуле \(h\) – это постоянная Планка, равная 6,62·10 -34 Дж·с.

Известно, что частоту колебаний \(\nu\) можно выразить через скорость света \(c\), которая равна 3·10 8 м/с, и длину волны \(\lambda\) по следующей формуле:

Подставим сначала (4) в (3), а полученное – в (2), тогда получим:

Затраченную работу источника света найдем через мощность источника \(P\) и время его работы \(t\) по формуле:

Подставим (5) и (6) в формулу (1):

Откуда выразим искомую мощность источника \(P\):

Посчитаем численный ответ задачи:

Ответ: 40,1 Вт.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Источник

Мощность и сопротивление излучения элементарного электрического излучателя

Найдем среднюю мощность, излучаемую элементарным электрическим излучателем.

Для этого найдем вначале вектор Пойнтинга. Используя формулы (4.6) и (4.7) и формулу (1.46), найдем комплексный вектор Пойнтинга:

,

где – волновое сопротивление среды.

Из полученной формулы следует, что комплексный вектор Пойнтинга является чисто действительной величиной, что и следовало ожидать (среда, окружающая элементарный электрический излучатель не имеет потерь). Значит среднее значение вектора Пойнтинга

. (4.10)

Средняя мощность излучения Р å cр равна потоку вектора через любую замкнутую поверхность, окружающую элементарный электрический излучатель. Выбирая в качестве такой поверхности сферическую поверхность радиуса r и используя формулы (1.49) и (4.10), получаем

. (4.11)

Зная мощность излучения, можно определить очень важную характеристику излучателя – сопротивление излучения.

Сопротивлением излучения ( R å) элементарного электрического излучателя называется величина, определяемая формулой

. (4.12)

Сопротивлению излучения можно придать смысл эквивалентного сопротивления, которое оказывает окружающая среда на элементарный электрический излучатель и на котором выделяется мощность излучения.

Читайте также:  Температурные значения тепловой мощности

Из формулы (4.12) видно, что сопротивление излучения зависит от частоты, точнее от отношения длины излучателя к длине волны. Этот факт имеет место для всех проволочных излучателей (антенн). Знание сопротивления излучения антенны позволяет правильно произвести питание антенны, т.е. подобрать волновое сопротивление фидера и провести, при необходимости, согласование антенны с фидером.

Источник